KR20230041601A - Apparatus and method for encoding and decodng image using artificial intelligence - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시는 영상의 부호화 및 복호화에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는 AI(Artificial Intelligence), 예를 들어, 신경망을 이용하여 영상을 부호화 및 복호화하는 기술에 관한 것이다.The present disclosure relates to encoding and decoding of video. More specifically, the present disclosure relates to a technique for encoding and decoding an image using AI (Artificial Intelligence), eg, a neural network.
H.264 AVC(Advanced Video Coding) 및 HEVC(High Efficiency Video Coding)와 같은 코덱에서는, 영상을 블록으로 분할하고, 각각의 블록을 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intraprediction)을 통해 예측 부호화 및 예측 복호화할 수 있다.In codecs such as H.264 Advanced Video Coding (AVC) and High Efficiency Video Coding (HEVC), an image is divided into blocks, and each block is predicted and encoded through inter prediction or intra prediction. Predictive decoding is possible.
인트라 예측은 영상 내의 공간적인 중복성을 제거하여 영상을 압축하는 방법이고, 인터 예측은 영상들 사이의 시간적인 중복성을 제거하여 영상을 압축하는 방법이다. Intra prediction is a method of compressing an image by removing spatial redundancy in images, and inter prediction is a method of compressing an image by removing temporal redundancy between images.
인터 예측의 대표적인 예로서, 움직임 추정 부호화가 존재한다. 움직임 추정 부호화는 참조 영상을 이용해 현재 영상의 블록들을 예측한다. 소정의 평가 함수를 이용하여 현재 블록과 가장 유사한 참조 블록을 소정의 범위에서 탐색할 수 있다. 현재 블록을 참조 블록에 기초하여 예측하고, 예측 결과 생성된 예측 블록을 현재 블록으로부터 감산하여 잔차 블록을 생성 및 부호화한다.As a representative example of inter prediction, there is motion estimation coding. In motion estimation coding, blocks of a current image are predicted using a reference image. A reference block most similar to the current block may be searched for within a predetermined range by using a predetermined evaluation function. A current block is predicted based on a reference block, and a residual block is generated and encoded by subtracting a prediction block generated as a result of the prediction from the current block.
참조 영상 내 참조 블록을 가리키는 움직임 벡터를 도출하기 위해, 이전에 부호화된 블록들의 움직임 벡터가 현재 블록의 움직임 벡터 예측자(Motion Vector Predictor)로 이용될 수 있다. 현재 블록의 움직임 벡터와 움직임 벡터 예측자 사이의 차이인 잔차 움직임 벡터(Differential Motion Vector)는 소정의 방식을 통해 디코더 측으로 시그널링된다.In order to derive a motion vector indicating a reference block in a reference picture, motion vectors of previously encoded blocks may be used as a motion vector predictor of a current block. A differential motion vector, which is a difference between the motion vector of the current block and the motion vector predictor, is signaled to the decoder side through a predetermined method.
최근, AI(Artificial Intelligent)를 이용하여 영상을 부호화/복호화하는 기술들이 제안되고 있는데, AI, 예를 들어, 신경망을 이용하여 영상을 효과적으로 부호화/복호화하는 방안이 요구된다.Recently, technologies for encoding/decoding images using AI (Artificial Intelligent) have been proposed, and a method for effectively encoding/decoding images using AI, eg, a neural network, is required.
일 실시예에 따른 AI를 이용하는 영상 복호화 방법은, 비트스트림으로부터 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.An image decoding method using AI according to an embodiment may include acquiring feature data of a current optical flow and feature data of a current residual image from a bitstream.
상기 영상 복호화 방법은, 옵티컬 플로우 디코더에 상기 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 적용하여 상기 현재 옵티컬 플로우, 및 제 1 가중치 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The image decoding method may include obtaining the current optical flow and first weight data by applying feature data of the current optical flow to an optical flow decoder.
상기 영상 복호화 방법은, 잔차 디코더에 상기 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 적용하여 상기 현재 잔차 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The image decoding method may include obtaining the current residual image by applying feature data of the current residual image to a residual decoder.
상기 영상 복호화 방법은, 상기 현재 옵티컬 플로우를 기초로 이전 복원 영상으로부터 예비 예측 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The image decoding method may include obtaining a preliminary prediction image from a previous reconstructed image based on the current optical flow.
상기 영상 복호화 방법은, 상기 예비 예측 영상의 샘플 값들에 상기 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들을 적용하여 최종 예측 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The image decoding method may include obtaining a final prediction image by applying sample values of the first weight data to sample values of the preliminary prediction image.
상기 영상 복호화 방법은, 상기 최종 예측 영상과 상기 현재 잔차 영상을 결합하여 현재 영상에 대응하는 현재 복원 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The image decoding method may include acquiring a current reconstructed image corresponding to the current image by combining the final prediction image and the current residual image.
일 실시예에 따른 AI를 이용하는 영상 복호화 장치는, 비트스트림으로부터 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득하는 획득부를 포함할 수 있다.An image decoding apparatus using AI according to an embodiment may include an acquisition unit that obtains feature data of a current optical flow and feature data of a current residual image from a bitstream.
상기 영상 복호화 장치는, 옵티컬 플로우 디코더에 상기 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 적용하여 상기 현재 옵티컬 플로우, 및 제 1 가중치 데이터를 획득하고, 잔차 디코더에 상기 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 적용하여 상기 현재 잔차 영상을 획득하고, 상기 현재 옵티컬 플로우를 기초로 이전 복원 영상으로부터 예비 예측 영상을 획득하고, 상기 예비 예측 영상의 샘플 값들에 상기 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들을 적용하여 최종 예측 영상을 획득하고, 상기 최종 예측 영상과 상기 현재 잔차 영상을 결합하여 현재 영상에 대응하는 현재 복원 영상을 획득하는 예측 복호화부를 포함할 수 있다.The image decoding apparatus acquires the current optical flow and first weight data by applying feature data of the current optical flow to an optical flow decoder, and applies feature data of the current residual image to a residual decoder to obtain the current residual Obtaining an image, obtaining a preliminary prediction image from a previous reconstructed image based on the current optical flow, obtaining a final prediction image by applying sample values of the first weight data to sample values of the preliminary prediction image, A predictive decoding unit may be configured to obtain a current reconstructed image corresponding to the current image by combining the final predicted image and the current residual image.
일 실시예에 따른 AI를 이용하는 영상 부호화 방법은, 현재 영상 및 이전 복원 영상을 옵티컬 플로우 인코더에 적용하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.An image encoding method using AI according to an embodiment may include obtaining characteristic data of a current optical flow by applying a current image and a previous reconstructed image to an optical flow encoder.
상기 영상 부호화 방법은, 옵티컬 플로우 디코더에 상기 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 적용하여 상기 현재 옵티컬 플로우, 및 제 1 가중치 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The image encoding method may include obtaining the current optical flow and first weight data by applying feature data of the current optical flow to an optical flow decoder.
상기 영상 부호화 방법은, 상기 현재 옵티컬 플로우를 기초로 이전 복원 영상으로부터 예비 예측 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The image encoding method may include obtaining a preliminary prediction image from a previous reconstructed image based on the current optical flow.
상기 영상 부호화 방법은, 상기 예비 예측 영상의 샘플 값들에 상기 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들을 적용하여 최종 예측 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The image encoding method may include obtaining a final prediction image by applying sample values of the first weight data to sample values of the preliminary prediction image.
상기 영상 부호화 방법은, 상기 최종 예측 영상과 상기 현재 영상 사이의 차이에 해당하는 현재 잔차 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The image encoding method may include obtaining a current residual image corresponding to a difference between the final prediction image and the current image.
상기 영상 부호화 방법은, 상기 현재 잔차 영상을 잔차 인코더에 적용하여 상기 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The image encoding method may include obtaining feature data of the current residual image by applying the current residual image to a residual encoder.
상기 영상 부호화 방법은, 상기 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 상기 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 포함하는 비트스트림을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The image encoding method may include generating a bitstream including feature data of the current optical flow and feature data of the current residual image.
일 실시예에 따른 AI를 이용하는 영상 부호화 장치는, 현재 영상 및 이전 복원 영상을 옵티컬 플로우 인코더에 적용하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 획득하고, 옵티컬 플로우 디코더에 상기 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 적용하여 상기 현재 옵티컬 플로우, 및 제 1 가중치 데이터를 획득하고, 상기 현재 옵티컬 플로우를 기초로 이전 복원 영상으로부터 예비 예측 영상을 획득하고, 상기 예비 예측 영상의 샘플 값들에 상기 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들을 적용하여 최종 예측 영상을 획득하고, 상기 최종 예측 영상과 상기 현재 영상 사이의 차이에 해당하는 현재 잔차 영상을 획득하고, 상기 현재 잔차 영상을 잔차 인코더에 적용하여 상기 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득하는 예측 부호화부를 포함할 수 있다.An image encoding apparatus using AI according to an embodiment obtains feature data of a current optical flow by applying a current image and a previous reconstructed image to an optical flow encoder, and applies the feature data of the current optical flow to an optical flow decoder to obtain Obtaining the current optical flow and first weight data, obtaining a preliminary prediction image from a previous reconstructed image based on the current optical flow, and applying sample values of the first weight data to sample values of the preliminary prediction image Prediction of obtaining a final predicted image, obtaining a current residual image corresponding to a difference between the final predicted image and the current image, and obtaining feature data of the current residual image by applying the current residual image to a residual encoder It may include an encoding unit.
상기 영상 부호화 장치는, 상기 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 상기 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 포함하는 비트스트림을 생성하는 생성부를 포함할 수 있다.The image encoding apparatus may include a generator configured to generate a bitstream including feature data of the current optical flow and feature data of the current residual image.
일 실시예에 따른 AI를 이용하는 영상 복호화 방법은, 비트스트림으로부터 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.An image decoding method using AI according to an embodiment may include acquiring feature data of a current optical flow and feature data of a current residual image from a bitstream.
상기 영상 복호화 방법은, 옵티컬 플로우 디코더에 상기 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 적용하여 복수의 현재 옵티컬 플로우 및 복수의 제 2 가중치 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The image decoding method may include obtaining a plurality of current optical flows and a plurality of second weight data by applying characteristic data of the current optical flow to an optical flow decoder.
상기 영상 복호화 방법은, 잔차 디코더에 상기 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 적용하여 상기 현재 잔차 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The image decoding method may include obtaining the current residual image by applying feature data of the current residual image to a residual decoder.
상기 영상 복호화 방법은, 상기 복수의 현재 옵티컬 플로우를 기초로 이전 복원 영상으로부터 복수의 예비 예측 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The image decoding method may include acquiring a plurality of preliminary predicted images from a previous reconstructed image based on the plurality of current optical flows.
상기 영상 복호화 방법은, 상기 복수의 예비 예측 영상의 샘플 값들에 상기 복수의 제 2 가중치 데이터의 샘플 값들을 적용하여 복수의 변형된 예측 영상을 획득할 수 있다.The image decoding method may obtain a plurality of modified prediction images by applying sample values of the plurality of second weight data to sample values of the plurality of preliminary prediction images.
상기 영상 복호화 방법은, 상기 복수의 변형된 예측 영상을 결합하여 최종 예측 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The image decoding method may include obtaining a final predicted image by combining the plurality of modified predicted images.
상기 영상 복호화 방법은, 상기 최종 예측 영상과 상기 현재 잔차 영상을 결합하여 현재 영상에 대응하는 현재 복원 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The image decoding method may include acquiring a current reconstructed image corresponding to the current image by combining the final prediction image and the current residual image.
일 실시예에 따른 AI를 이용하는 영상 부호화 방법은, 현재 영상 및 이전 복원 영상을 옵티컬 플로우 인코더에 적용하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.An image encoding method using AI according to an embodiment may include obtaining characteristic data of a current optical flow by applying a current image and a previous reconstructed image to an optical flow encoder.
상기 영상 부호화 방법은, 옵티컬 플로우 디코더에 상기 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 적용하여 복수의 현재 옵티컬 플로우, 및 복수의 제 2 가중치 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The image encoding method may include obtaining a plurality of current optical flows and a plurality of second weight data by applying feature data of the current optical flow to an optical flow decoder.
상기 영상 부호화 방법은, 상기 복수의 현재 옵티컬 플로우를 기초로 이전 복원 영상으로부터 복수의 예비 예측 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The image encoding method may include acquiring a plurality of preliminary prediction images from a previous reconstructed image based on the plurality of current optical flows.
상기 영상 부호화 방법은, 상기 복수의 예비 예측 영상의 샘플 값들에 상기 복수의 제 2 가중치 데이터의 샘플 값들을 적용하여 복수의 변형된 예측 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The image encoding method may include obtaining a plurality of modified prediction images by applying sample values of the plurality of second weight data to sample values of the plurality of preliminary prediction images.
상기 영상 부호화 방법은, 상기 복수의 변형된 예측 영상을 결합하여 최종 예측 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The image encoding method may include obtaining a final predicted image by combining the plurality of transformed predicted images.
상기 영상 부호화 방법은, 상기 최종 예측 영상과 상기 현재 영상 사이의 차이에 해당하는 현재 잔차 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The image encoding method may include obtaining a current residual image corresponding to a difference between the final predicted image and the current image.
상기 영상 부호화 방법은, 상기 현재 잔차 영상을 잔차 인코더에 적용하여 상기 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The image encoding method may include obtaining feature data of the current residual image by applying the current residual image to a residual encoder.
상기 영상 부호화 방법은, 상기 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 상기 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 포함하는 비트스트림을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The image encoding method may include generating a bitstream including feature data of the current optical flow and feature data of the current residual image.
도 1은 AI에 기반한 영상의 부호화 및 복호화 과정을 도시하는 도면이다.
도 2는 이전 복원 영상과 현재 영상을 예시하는 도면이다.
도 3은 이전 복원 영상과 현재 영상을 예시하는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 영상 부호화 및 복호화 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 영상 부호화 및 복호화 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 획득부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 예측 복호화부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 예측 복호화부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 예측 복호화부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 예측 복호화부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 예측 복호화부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법의 순서도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법의 순서도이다.
도 15는 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법의 순서도이다.
도 16은 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 17은 일 실시예에 따른 예측 부호화부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 18은 일 실시예에 따른 예측 부호화부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 19는 일 실시예에 따른 생성부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 20은 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법의 순서도이다.
도 21은 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법의 순서도이다.
도 22는 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법의 순서도이다.
도 23은 일 실시예에 따른 신경망의 구조를 예시하는 도면이다.
도 24는 일 실시예에 따른 컨볼루션 레이어에서의 컨볼루션 연산을 설명하기 위한 도면이다.
도 25는 일 실시예에 따른 옵티컬 플로우 인코더, 옵티컬 플로우 디코더, 잔차 인코더 및 잔차 디코더의 훈련 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 일 실시예에 따른 훈련 장치에 의한 옵티컬 플로우 인코더, 옵티컬 플로우 디코더, 잔차 인코더 및 잔차 디코더의 훈련 과정을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram illustrating a process of encoding and decoding an image based on AI.
2 is a diagram illustrating a previous reconstruction image and a current image.
3 is a diagram illustrating a previous reconstruction image and a current image.
4 is a diagram for explaining an image encoding and decoding process according to an exemplary embodiment.
5 is a diagram for explaining an image encoding and decoding process according to an exemplary embodiment.
6 is a diagram illustrating a configuration of a video decoding apparatus according to an exemplary embodiment.
7 is a diagram illustrating a configuration of an acquisition unit according to an exemplary embodiment.
8 is a diagram showing the configuration of a predictive decoding unit according to an embodiment.
9 is a diagram showing the configuration of a prediction decoding unit according to an embodiment.
10 is a diagram showing the configuration of a prediction decoding unit according to an embodiment.
11 is a diagram showing the configuration of a predictive decoding unit according to an embodiment.
12 is a diagram showing the configuration of a prediction decoding unit according to an embodiment.
13 is a flowchart of an image decoding method according to an embodiment.
14 is a flowchart of an image decoding method according to an embodiment.
15 is a flowchart of an image decoding method according to an embodiment.
16 is a diagram illustrating a configuration of an image encoding apparatus according to an exemplary embodiment.
17 is a diagram showing the configuration of a predictive encoder according to an embodiment.
18 is a diagram showing the configuration of a predictive encoder according to an embodiment.
19 is a diagram illustrating a configuration of a generation unit according to an embodiment.
20 is a flowchart of an image encoding method according to an embodiment.
21 is a flowchart of an image encoding method according to an embodiment.
22 is a flowchart of an image encoding method according to an embodiment.
23 is a diagram illustrating the structure of a neural network according to an embodiment.
24 is a diagram for explaining a convolution operation in a convolution layer according to an embodiment.
25 is a diagram for explaining a training method of an optical flow encoder, an optical flow decoder, a residual encoder, and a residual decoder according to an embodiment.
26 is a diagram for explaining a training process of an optical flow encoder, an optical flow decoder, a residual encoder, and a residual decoder by a training apparatus according to an exemplary embodiment.
본 개시는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 이를 상세한 설명을 통해 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 개시의 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시는 여러 실시예들의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present disclosure can make various changes and have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described through detailed description. However, this is not intended to limit the embodiments of the present disclosure, and it should be understood that the present disclosure includes all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the various embodiments.
실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 개시의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제 1, 제 2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별 기호에 불과하다.In describing the embodiments, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present disclosure, the detailed description will be omitted. In addition, numbers (eg, first, second, etc.) used in the description process of the present disclosure are only identification symbols for distinguishing one component from another component.
본 개시에서, "a, b 또는 c 중 적어도 하나" 표현은 " a", " b", " c", "a 및 b", "a 및 c", "b 및 c", "a, b 및 c 모두", 혹은 그 변형들을 지칭할 수 있다.In this disclosure, the expression “at least one of a, b, or c” means “a”, “b”, “c”, “a and b”, “a and c”, “b and c”, “a, b” and c”, or variations thereof.
또한, 본 개시에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in the present disclosure, when one component is referred to as "connected" or "connected" to another component, the one component may be directly connected or directly connected to the other component, but in particular Unless otherwise described, it should be understood that they may be connected or connected via another component in the middle.
또한, 본 개시에서 '~부(유닛)', '모듈' 등으로 표현되는 구성요소는 2개 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나 또는 하나의 구성요소가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화될 수도 있다. 또한, 이하에서 설명할 구성요소 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성요소가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성요소 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성요소에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.In addition, in the present disclosure, components expressed as '~ unit (unit)', 'module', etc., are two or more components combined into one component, or one component is divided into two or more for each function. may be differentiated into In addition, each of the components to be described below may additionally perform some or all of the functions of other components in addition to its own main function, and some of the main functions of each component may be different from other components. Of course, it may be performed exclusively by a component.
또한, 본 개시에서, '영상(image)'은 정지 영상, 픽처, 프레임, 복수의 연속된 정지 영상으로 구성된 동영상, 또는 비디오를 나타낼 수 있다.In addition, in the present disclosure, an 'image' may indicate a still image, a picture, a frame, a motion picture composed of a plurality of continuous still images, or a video.
또한, 본 개시에서 '신경망(neural network)'은 뇌 신경을 모사한 인공 신경망 모델의 대표적인 예시로서, 특정 알고리즘을 사용한 인공 신경망 모델로 한정되지 않는다. 신경망은 심층 신경망(deep neural network)으로 참조될 수도 있다.In addition, in the present disclosure, a 'neural network' is a representative example of an artificial neural network model that mimics a cranial nerve, and is not limited to an artificial neural network model using a specific algorithm. A neural network may also be referred to as a deep neural network.
또한, 본 개시에서 '파라미터(parameter)'는 신경망을 이루는 각 레이어의 연산 과정에서 이용되는 값으로서 예를 들어, 입력 값을 소정 연산식에 적용할 때 이용될 수 있다. 파라미터는 훈련의 결과로 설정되는 값으로서, 필요에 따라 별도의 훈련 데이터(training data)를 통해 갱신될 수 있다.Also, in the present disclosure, a 'parameter' is a value used in an operation process of each layer constituting a neural network, and may be used, for example, when an input value is applied to a predetermined operation expression. A parameter is a value set as a result of training and can be updated through separate training data as needed.
또한, 본 개시에서 '특징 데이터'는 신경망 기반의 인코더가 입력 데이터를 처리함으로써 획득되는 데이터를 의미한다. 특징 데이터는 여러 샘플들을 포함하는 1차원 또는 2차원의 데이터일 수 있다. 특징 데이터는 잠재 표현(latent representation)으로 참조될 수도 있다. 특징 데이터는 후술하는 디코더가 출력하는 데이터에 잠재된 특징을 나타낼 수 있다.Also, in the present disclosure, 'feature data' refers to data obtained by a neural network-based encoder processing input data. The feature data may be one-dimensional or two-dimensional data including several samples. Feature data may be referred to as a latent representation. The feature data may indicate features latent in data output by a decoder described later.
또한, 본 개시에서 '현재 영상'은 현재의 처리 대상인 영상을 의미하고, '이전 영상'은 현재 영상 이전의 처리 대상인 영상을 의미한다. 또한, '현재 옵티컬 플로우' 및 '현재 잔차 영상'은 각각 현재 영상의 처리를 위해 획득된 옵티컬 플로우 및 잔차 영상을 의미한다. In addition, in the present disclosure, 'current image' means an image that is a current processing target, and 'previous image' means an image that is a processing target before the current image. Also, 'current optical flow' and 'current residual image' refer to optical flow and residual images obtained for processing the current image, respectively.
또한, 본 개시에서, '샘플'은 영상, 특징 맵, 특징 데이터 또는 가중치 데이터 내의 샘플링 위치에 할당된 데이터로서 처리 대상이 되는 데이터를 의미한다. 예를 들어, 샘플은 2차원의 영상 내 픽셀을 포함할 수 있다.In addition, in the present disclosure, 'sample' refers to data to be processed as data allocated to a sampling position in an image, feature map, feature data, or weight data. For example, a sample may include a pixel in a 2D image.
도 1은 AI에 기반한 영상의 부호화 및 복호화 과정을 도시하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a process of encoding and decoding an image based on AI.
도 1은 인터 예측 과정을 도시하고 있는데, 인터 예측에서는 옵티컬 플로우 인코더(110), 잔차 인코더(130), 옵티컬 플로우 디코더(150) 및 잔차 디코더(170)가 이용될 수 있다.1 illustrates an inter prediction process. In inter prediction, an
옵티컬 플로우 인코더(110), 잔차 인코더(130), 옵티컬 플로우 디코더(150) 및 잔차 디코더(170)는 신경망으로 구현될 수 있다.The
옵티컬 플로우 인코더(110)와 옵티컬 플로우 디코더(150)는 현재 영상(10)과 이전 복원 영상(30)으로부터 현재 옵티컬 플로우(g)를 추출하기 위한 신경망으로 이해될 수 있다.The
잔차 인코더(130)와 잔차 디코더(170)는 잔차 영상(r)의 부호화 및 복호화를 위한 신경망으로 이해될 수 있다.The
전술한 바와 같이, 인터 예측은 현재 영상(10)과 이전 복원 영상(30) 사이의 시간적 중복성을 이용하여 현재 영상(10)을 부호화 및 복호화하는 과정이다. 이전 복원 영상(30)은 현재 영상(10)의 처리 전에 처리 대상이었던 이전 영상에 대한 복호화를 통해 획득된 영상일 수 있다.As described above, inter prediction is a process of encoding and decoding the
현재 영상(10) 내 블록들 또는 샘플들과 이전 복원 영상(30) 내 참조 블록들 또는 참조 샘플들 사이의 위치 차이(또는 움직임 벡터)가 현재 영상(10)의 부호화 및 복호화에 이용된다. 이러한 위치 차이는 옵티컬 플로우로 참조될 수 있다. 옵티컬 플로우는 영상 내 샘플들 또는 블록들에 대응하는 움직임 벡터들의 집합으로 정의될 수도 있다.Position differences (or motion vectors) between blocks or samples in the
현재 옵티컬 플로우(g)는 이전 복원 영상(30) 내 샘플들의 위치가 현재 영상(10) 내에서 어떻게 변경되었는지, 또는 현재 영상(10)의 샘플들과 동일/유사한 샘플들이 이전 복원 영상(30) 내 어디에 위치하는지를 나타낼 수 있다.The current optical flow (g) indicates how the positions of samples in the previous
예를 들어, 현재 영상(10) 내 (1, 1)에 위치한 샘플과 동일 또는 가장 유사한 샘플이 이전 복원 영상(30)에서 (2, 1)에 위치한다면, 해당 샘플에 대한 옵티컬 플로우 또는 움직임 벡터는 (1(=2-1), 0(=1-1))으로 도출될 수 있다.For example, if the same or most similar sample as the sample located at (1, 1) in the
AI를 이용한 영상의 부호화 및 복호화 과정에서는 현재 영상(10)에 대한 현재 옵티컬 플로우(g)를 획득하기 위해 옵티컬 플로우 인코더(110) 및 옵티컬 플로우 디코더(150)를 이용할 수 있다.In the process of encoding and decoding an image using AI, the
구체적으로, 이전 복원 영상(30)과 현재 영상(10)이 옵티컬 플로우 인코더(110)로 입력될 수 있다. 옵티컬 플로우 인코더(110)는 훈련의 결과로 설정된 파라미터에 따라 현재 영상(10)과 이전 복원 영상(30)을 처리하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)를 출력할 수 있다.Specifically, the previous
현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)는 옵티컬 플로우 디코더(150)로 입력될 수 있다. 옵티컬 플로우 디코더(150)는 입력된 특징 데이터(w)를 훈련의 결과로 설정된 파라미터에 따라 처리하여 현재 옵티컬 플로우(g)를 출력할 수 있다.Characteristic data w of the current optical flow may be input to the
이전 복원 영상(30)은 현재 옵티컬 플로우(g)에 기반한 워핑(190)을 통해 워핑되고(warped), 워핑(190)의 결과로 현재 예측 영상(x')이 획득될 수 있다. 워핑(190)이란, 영상 내 샘플들의 위치를 이동시키는 기하학적 변형의 한 종류이다. The previous
이전 복원 영상(30) 내 샘플들과 현재 영상(10) 내 샘플들 사이의 상대적인 위치 관계를 나타내는 현재 옵티컬 플로우(g)에 따라 이전 복원 영상(30)에 대해 워핑(190)이 적용됨으로써 현재 영상(10)과 유사한 현재 예측 영상(x')이 획득될 수 있다. Warping 190 is applied to the previous
예를 들어, 이전 복원 영상(30) 내 (1, 1)에 위치한 샘플이 현재 영상(10) 내 (2, 1)에 위치하는 샘플과 가장 유사하다면, 워핑(190)을 통해 이전 복원 영상(30) 내 (1, 1)에 위치한 샘플의 위치가 (2, 1)로 변경될 수 있다.For example, if the sample located at (1, 1) in the
이전 복원 영상(30)으로부터 생성된 현재 예측 영상(x')은 현재 영상(10) 자체가 아니므로, 현재 예측 영상(x')과 현재 영상(10) 사이의 현재 잔차 영상(r)이 획득될 수 있다. Since the current predicted image (x') generated from the previous reconstructed image (30) is not the current image (10) itself, the current residual image (r) between the current predicted image (x') and the current image (10) is obtained. It can be.
예를 들어, 현재 영상(10) 내 샘플 값들로부터 현재 예측 영상(x') 내 샘플 값들을 차감함으로써 현재 잔차 영상(r)이 획득될 수 있다.For example, the current residual image r may be obtained by subtracting sample values in the current predicted image (x′) from sample values in the
현재 잔차 영상(r)은 잔차 인코더(130)로 입력될 수 있다. 잔차 인코더(130)는 훈련의 결과로 설정된 파라미터에 따라 현재 잔차 영상(r)을 처리하여 현재 잔차 영상의 특징 데이터(v)를 출력할 수 있다.The current residual image r may be input to the
현재 잔차 영상의 특징 데이터(v)는 잔차 디코더(170)로 입력될 수 있다. 잔차 디코더(170)는 입력된 특징 데이터(v)를 훈련의 결과로 설정된 파라미터에 따라 처리하여 복원된 현재 잔차 영상(r')을 출력할 수 있다.Feature data (v) of the current residual image may be input to the
현재 예측 영상(x')과 복원된 현재 잔차 영상(r')이 결합됨으로써 현재 복원 영상(50)이 획득될 수 있다.A current
도 1에 도시된 영상의 부호화 및 복호화 과정이 부호화 장치 및 복호화 장치로 구현되는 경우, 부호화 장치는 현재 영상(10)에 대한 부호화 과정을 통해 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)와 현재 잔차 영상의 특징 데이터(v)를 획득할 수 있다. 그리고, 부호화 장치는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)와 현재 잔차 영상의 특징 데이터(v)에 대해 변환 및/또는 양자화를 적용하고, 변환 및/또는 양자화의 결과를 포함하는 비트스트림을 생성하여 복호화 장치로 전송할 수 있다. 복호화 장치는 비트스트림으로부터 추출된 데이터에 대해 역양자화 및/또는 역변환을 적용하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)와 현재 잔차 영상의 특징 데이터(v)를 획득할 수 있다. 그리고, 복호화 장치는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)와 현재 잔차 영상의 특징 데이터(v)를 옵티컬 플로우 디코더(150) 및 잔차 디코더(170)로 처리하여 현재 복원 영상(50)을 획득할 수 있다.When the encoding and decoding processes of the image shown in FIG. 1 are implemented by an encoding device and a decoding device, the encoding device converts the characteristic data w of the current optical flow and the current residual image through the encoding process of the
전술한 바와 같이, 현재 영상(10)과 현재 예측 영상(x') 사이의 현재 잔차 영상(r)이 잔차 인코더(130)로 입력되고, 잔차 인코더(130)에 의해 현재 잔차 영상의 특징 데이터(v)가 획득될 수 있다. 현재 잔차 영상의 특징 데이터(v)는 소정의 처리를 거친 후 비트스트림에 포함되므로, 비트스트림의 크기를 감소시키기 위해서는 현재 잔차 영상의 특징 데이터(v)의 크기, 더 나아가 현재 잔차 영상(r)의 샘플 값들의 크기를 감소시킬 필요가 있다. 그러나, 현재 옵티컬 플로우(g)가 부정확하다면, 현재 영상(10)과 현재 예측 영상(x') 사이의 차이가 커질 수 밖에 없으므로, 부정확한 현재 옵티컬 플로우(g)는 비트스트림의 크기를 증가시키는 요인이 된다.As described above, the current residual image r between the
현재 옵티컬 플로우(g)는 옵티컬 플로우 인코더(110)와 옵티컬 플로우 디코더(150)의 처리 능력의 한계로 인해 부정확하게 획득될 수 있지만, 경우에 따라 이전 복원 영상(30)과 현재 영상(10)에 포함된 객체들의 움직임으로 인해 정확도가 떨어질 수 있고, 이에 따라 현재 예측 영상(x')의 퀄리티도 낮아질 수 있다.The current optical flow (g) may be obtained inaccurately due to limitations in the processing capabilities of the
도 2 및 도 3을 참조하여 낮은 퀄리티의 현재 옵티컬 플로우(g)가 획득될 수 있는 케이스에 대해 설명한다.A case in which a current optical flow g of low quality can be obtained will be described with reference to FIGS. 2 and 3 .
도 2는 이전 복원 영상(30)과 현재 영상(10)을 예시하는 도면이다.2 is a diagram illustrating a
연속된 영상들에 포함되는 객체들의 움직임은 다양할 수 있다. 여기서, 객체는 샘플 또는 샘플들의 집합을 의미할 수 있다. Movements of objects included in consecutive images may vary. Here, an object may mean a sample or a set of samples.
예를 들어, 연속된 영상들에 포함된 어느 객체의 움직임은 클 수 있고, 다른 객체의 움직임은 작을 수 있다. 또한, 예를 들어, 어느 하나의 영상에 포함된 객체는 이전 영상 또는 다음 영상에 존재하지 않을 수도 있다. For example, the movement of one object included in the continuous images may be large, and the movement of another object may be small. Also, for example, an object included in any one image may not exist in the previous or next image.
소정 객체의 움직임이 크다는 것은 연속된 영상들 내에서의 소정 객체의 위치 차이가 크다는 것을 의미하고, 소정 객체의 움직임이 작다는 것은 연속된 영상들 내에서의 소정 객체의 위치 차이가 작다는 것을 의미할 수 있다.A large movement of a predetermined object means that the positional difference of the predetermined object within consecutive images is large, and a small movement of a predetermined object means that the positional difference of the predetermined object within consecutive images is small. can do.
영상들에 포함된 객체들의 다양한 움직임과 오클루젼으로 인해 현재 영상(10)과 이전 복원 영상(30)으로부터 획득되는 현재 옵티컬 플로우(g)가 부정확해질 수 있다.The current optical flow g obtained from the
도 2를 참조하면, 현재 영상(10) 내 A-1 영역에 포함된 객체의 위치와 이전 복원 영상(30) 내 A-2 영역에 포함된 동일 객체의 위치 사이의 차이가 크지 않다면, 해당 객체의 움직임은 작다고 할 수 있다. 움직임이 작은 객체에 대해서는 현재 옵티컬 플로우(g)가 비교적 정확하게 측정될 수 있다. 왜냐하면, 현재 영상(10) 내 A-1 영역에 포함된 객체의 움직임 벡터를 획득하기 위해 이전 복원 영상(30) 내에서 A-1 영역에 대응하는 영역의 주변만을 탐색하면 되기 때문이다.Referring to FIG. 2 , if the difference between the position of an object included in area A-1 in the
또한, 현재 영상(10) 내 B-1 영역에 포함된 객체의 위치와 이전 복원 영상(30) 내 B-2 영역에 포함된 동일 객체의 위치 사이의 차이가 크다면, 해당 객체의 움직임은 크다고 할 수 있다. 움직임이 큰 객체에 대해서는 현재 옵티컬 플로우(g)가 정확하게 측정되기 어렵다. 왜냐하면, 현재 영상(10) 내 B-1 영역에 포함된 객체의 움직임 벡터를 획득하기 위해 이전 복원 영상(30) 내에서 B-1 영역에 대응하는 영역의 주변을 탐색하더라도 B-1 영역에 포함된 객체와 동일 객체(즉, B-2 영역에 포함된 객체)를 찾기 어렵기 때문이다.In addition, if the difference between the position of an object included in area B-1 in the
또한, 현재 영상(10) 내 C 영역에 포함된 객체가 이전 복원 영상(30)에는 포함되어 있지 않을 수도 있다. 다시 말하면, C 영역에 포함된 객체가 이전 복원 영상(30)에서 오클루젼(occluded)되어 있을 수 있다. 이 경우, 현재 영상(10) 내 C 영역에 포함된 객체와 동일/유사한 객체를 이전 복원 영상(30) 내에서 찾기 어렵다.In addition, the object included in region C in the
움직임이 작은 객체의 경우에는 움직임 벡터가 비교적 정확하게 산출될 수 있으므로, 해당 객체에 대해 인터 예측을 적용하는 경우 부호화/복호화 효율이 높아질 수 있다. 여기서, 부호화/복호화 효율이 높다는 것은 비트스트림의 비트레이트가 작아지고, 복원된 객체의 퀄리티가 높아진다는 것을 의미한다.In the case of an object with small motion, since a motion vector can be calculated relatively accurately, encoding/decoding efficiency can be increased when inter prediction is applied to the object. Here, high encoding/decoding efficiency means that the bitrate of a bitstream is reduced and the quality of a reconstructed object is increased.
반대로, 움직임이 큰 객체이거나, 오클루젼된 객체의 경우에는 움직임 벡터가 정확하게 산출되기 어려우므로, 해당 객체에 대해 인터 예측을 적용하는 경우 부호화/복호화 효율이 낮아지게 된다.Conversely, in the case of an object with large motion or an occluded object, since it is difficult to accurately calculate a motion vector, encoding/decoding efficiency is reduced when inter prediction is applied to the corresponding object.
한편, 현재 영상(10)에 포함된 객체들의 움직임이 거의 없거나, 현재 영상(10)에 포함된 객체들이 이전 복원 영상(30) 내에서 오클루젼되어 있지 않더라도 인터 예측을 적용하기에 적절하지 않은 경우가 있을 수 있다.On the other hand, even if there is little movement of objects included in the
도 3을 참조하면, 현재 영상(10) 내 R-1 영역에 포함된 객체와 이전 복원 영상(30) 내 R-2 영역에 포함된 동일 객체의 위치 차이가 없거나 매우 작더라도 R-1 영역에 포함된 객체의 밝기와 이전 복원 영상(30) 내 R-2 영역에 포함된 객체의 밝기의 차이가 크다면, 해당 객체에 대해 인터 예측을 적용하기에 적절하지 않을 수 있다. Referring to FIG. 3 , even if there is no or very small difference in position between an object included in area R-1 in the
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 이전 복원 영상(30)에 대한 워핑(190)을 통해 생성되는 현재 예측 영상(x')과 현재 영상(10) 사이의 차이에 해당하는 현재 잔차 영상(r)이 잔차 인코더(130)로 입력될 수 있다. 이때, 현재 영상(10) 내 특정 객체의 밝기 값과 이전 복원 영상(30) 내 동일 객체의 밝기 값의 차이가 크다면, 현재 영상(10) 내 샘플 값들과 이전 복원 영상(30)으로부터 생성된 현재 예측 영상(x') 내 동일 위치의 샘플 값들 사이의 차이도 커지게 되고, 그 결과 현재 잔차 영상(r)의 샘플 값이 커지게 된다. 즉, 연속된 영상들에서 객체의 밝기 값의 변화가 크다면 해당 객체에 인터 예측을 적용하더라도 부호화/복호화 효율을 증가시키기는 어려울 수 있다.As described with reference to FIG. 1, the current residual image (r) corresponding to the difference between the current predicted image (x') and the current image (10) generated through the warping (190) of the previous reconstructed image (30) This residual may be input to the
전술한 바와 같이, 연속된 영상들에 포함된 어떤 객체에 대해서는 인터 예측을 적용하는 경우 부호화/복호화 효율이 높아지고, 어떤 객체에 대해서는 인터 예측을 적용하는 경우 부호화/복호화 효율이 낮아질 수 있다. As described above, encoding/decoding efficiency may increase when inter prediction is applied to an object included in consecutive images, and encoding/decoding efficiency may decrease when inter prediction is applied to an object.
따라서, 현재 예측 영상(x')을 그대로 이용하는 것보다 현재 예측 영상(x')을 객체의 특성에 맞춰 변형하고, 변형된 예측 영상을 이용함으로써 부호화/복호화 효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, rather than using the current predicted image (x') as it is, encoding/decoding efficiency can be improved by transforming the current predicted image (x') according to the characteristics of the object and using the modified predicted image.
도 4는 일 실시예에 따른 영상 부호화 및 복호화 과정을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining an image encoding and decoding process according to an exemplary embodiment.
도 4를 참조하면, 영상의 부호화 및 복호화에 옵티컬 플로우 인코더(410), 옵티컬 플로우 디코더(450), 잔차 인코더(430) 및 잔차 디코더(470)가 이용될 수 있다. Referring to FIG. 4 , an
일 실시예에서, 옵티컬 플로우 인코더(410), 옵티컬 플로우 디코더(450), 잔차 인코더(430) 및 잔차 디코더(470)는 신경망으로 구현될 수 있다.In one embodiment, the
현재 영상(420)의 부호화를 위해 이전 복원 영상(440)과 현재 영상(420)이 옵티컬 플로우 인코더(410)로 입력될 수 있다. 옵티컬 플로우 인코더(410)는 훈련의 결과로 설정된 파라미터에 따라 현재 영상(420)과 이전 복원 영상(440)을 처리하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)를 출력할 수 있다.For encoding of the
현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)는 옵티컬 플로우 디코더(450)로 입력될 수 있다.Characteristic data w of the current optical flow may be input to the
옵티컬 플로우 디코더(450)는 입력된 특징 데이터(w)를 훈련의 결과로 설정된 파라미터에 따라 처리하여 현재 옵티컬 플로우(g)를 출력할 수 있다.The
옵티컬 플로우 디코더(450)는 현재 옵티컬 플로우(g)와 별개로 제 1 가중치 데이터(t1)를 출력할 수 있다. 제 1 가중치 데이터(t1)는 워핑(490)을 통해 생성된 예비 예측 영상(preliminary prediction image)(x')을 변형하는데 이용된다.The
이전 복원 영상(440)은 현재 옵티컬 플로우(g)에 기반한 워핑(490)을 통해 워핑되고(warped), 워핑(490)의 결과로 예비 예측 영상(x')이 획득될 수 있다. The previous
예비 예측 영상(x')에 대해 제 1 가중치 데이터(t1)가 적용됨으로써 최종 예측 영상(x'')이 획득될 수 있다. A final prediction image (x″) may be obtained by applying the first weight data (t1) to the preliminary prediction image (x′).
도 25 및 도 26을 참조하여 후술하는 바와 같이, 옵티컬 플로우 디코더(450)는 현재 잔차 영상의 특징 데이터(v)를 포함하는 비트스트림의 비트레이트 또는 현재 잔차 영상(r)의 샘플 값들이 작아지도록 훈련될 수 있으므로, 현재 영상(420)과 예비 예측 영상(x') 사이의 차이가 작아지게 하는 제 1 가중치 데이터(t1)가 옵티컬 플로우 디코더(450)로부터 출력될 수 있다. As will be described later with reference to FIGS. 25 and 26, the
최종 예측 영상(x'')과 현재 영상(420) 사이의 차이에 해당하는 현재 잔차 영상(r)이 잔차 인코더(430)로 입력될 수 있다.A current residual image (r) corresponding to a difference between the final predicted image (x″) and the
잔차 인코더(430)는 훈련의 결과로 설정된 파라미터에 따라 현재 잔차 영상(r)을 처리하여 현재 잔차 영상의 특징 데이터(v)를 출력할 수 있다.The
현재 잔차 영상의 특징 데이터(v)는 잔차 디코더(470)로 입력될 수 있다. 잔차 디코더(470)는 훈련의 결과로 설정된 파라미터에 따라 특징 데이터(v)를 처리하여 복원된 현재 잔차 영상(r')을 획득할 수 있다. Feature data v of the current residual image may be input to the
복원된 현재 잔차 영상(r')과 최종 예측 영상(x'')이 결합됨으로써 현재 복원 영상(460)이 획득될 수 있다.A current
도 4에 도시된 영상의 부호화 및 복호화 과정이 부호화 장치 및 복호화 장치로 구현되는 경우, 부호화 장치는 현재 영상(420)에 대한 부호화를 통해 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)와 현재 잔차 영상의 특징 데이터(v)를 획득할 수 있다. 그리고, 부호화 장치는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)와 현재 잔차 영상의 특징 데이터(v)를 포함하는 비트스트림을 생성하여 복호화 장치로 전송할 수 있다. When the process of encoding and decoding the image shown in FIG. 4 is implemented by an encoding device and a decoding device, the encoding device converts the feature data w of the current optical flow and the characteristics of the current residual image through encoding of the
복호화 장치는 비트스트림으로부터 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)와 현재 잔차 영상의 특징 데이터(v)를 획득할 수 있다. 그리고, 복호화 장치는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)와 현재 잔차 영상의 특징 데이터(v)에 기반하여 현재 복원 영상(460)을 획득할 수 있다.The decoding apparatus may obtain feature data (w) of the current optical flow and feature data (v) of the current residual image from the bitstream. Also, the decoding apparatus may obtain a current
도 4에 도시된 영상의 부호화 및 복호화 과정에서는 워핑(490)을 통해 생성된 예비 예측 영상(x')이 제 1 가중치 데이터(t1)에 따라 변형된다는 점에서 도 1에 도시된 과정과 상이하다.In the process of encoding and decoding the image shown in FIG. 4, the process shown in FIG. 1 is different in that the preliminary prediction image (x') generated through warping 490 is transformed according to the first weight data t1. .
즉, 제 1 가중치 데이터(t1)에 기초하여 예비 예측 영상(x')이 처리됨으로써 최종 예측 영상(x'')이 현재 영상(420)에 유사해질 수 있고, 이에 따라 부호화/복호화 효율이 향상될 수 있다.That is, by processing the preliminary predicted image (x') based on the first weight data (t1), the final predicted image (x'') can be similar to the
구체적으로, 움직임이 큰 객체나 오클루젼된 객체에 대해서는 작은 샘플 값을 포함하는 제 1 가중치 데이터(t1)가 출력됨으로써 예비 예측 영상(x')의 샘플 값이 작게 변경될 수 있고, 움직임이 작거나 움직임이 없는 객체에 대해서는 1에 가까운 샘플 값을 포함하는 제 1 가중치 데이터(t1)가 출력됨으로써 예비 예측 영상(x')의 샘플 값이 거의 변경되지 않을 수 있다. Specifically, the sample value of the preliminary prediction image (x') may be changed to a small value by outputting the first weight data (t1) including a small sample value for an object with large motion or an occluded object, and the motion may be reduced. For a small or non-moving object, the first weight data t1 including a sample value close to 1 is output, so that the sample value of the preliminary prediction image x' may hardly change.
다시 말하면, 제 1 가중치 데이터(t1)에 포함된 샘플 값들에 따라 인터 예측된 결과, 다시 말하면, 예비 예측 영상(x')의 샘플 값들이 최종 예측 영상(x'')의 샘플 값들에 미치는 영향력이 샘플 별로 달라질 수 있는 것이다. In other words, the result of inter prediction according to the sample values included in the first weight data t1, that is, the influence of the sample values of the preliminary prediction image (x') on the sample values of the final prediction image (x'') This may vary from sample to sample.
제 1 가중치 데이터(t1)에 포함된 0의 샘플 값은, 예비 예측 영상(x')의 샘플 값이 최종 예측 영상(x'')의 샘플 값에 아무런 영향을 미치지 않는다는 것을 의미하며, 이는 해당 샘플에 대해 인터 예측이 적용되지 않는 것으로 이해될 수 있다. 이 경우, 현재 복원 영상(460)의 샘플을 획득하는데, 이전 복원 영상(440) 이 이용되지 않으므로 이를 인트라 예측이 적용되는 것으로 이해될 수 있다.A sample value of 0 included in the first weight data t1 means that the sample value of the preliminary prediction image (x') has no effect on the sample value of the final prediction image (x''), which means that the corresponding It can be understood that inter prediction is not applied to the sample. In this case, a sample of the current
일 실시예에서, 현재 영상(420)과 비교하여 밝기 값의 변화량이 큰 이전 복원 영상(440) 내의 객체에 대해서는 제 1 가중치 데이터(t1)에 포함된 샘플 값을 1보다 크게 설정하거나, 1보다 작게 설정함으로써 예비 예측 영상(x')의 샘플 값이 현재 영상(420) 내 샘플 값에 보다 유사해지도록 할 수 있다.In one embodiment, the sample value included in the first weight data t1 is set to be greater than 1 or greater than 1 for an object in the
한편, 현재 옵티컬 플로우(g)에 포함된 샘플들의 개수는 현재 영상(420)에 포함된 샘플들의 개수와 동일할 수 있는데, 이는 현재 영상(420)에 포함된 샘플들 각각에 대해 하나의 움직임 벡터가 추출된다는 것을 의미한다. 그러나, 현재 영상(420)에 포함된 샘플들과 동일/유사한 샘플들이 이전 복원 영상(440) 내에 여러 개 존재할 수 있으므로, 현재 영상(420)의 샘플들 각각에 대해 두 개 이상의 움직임 벡터를 추출하는 경우, 인터 예측의 효율이 더 좋아질 수 있다. 이와 관련하여, 도 5를 참조하여 설명한다.Meanwhile, the number of samples included in the current optical flow (g) may be the same as the number of samples included in the
도 5를 참조하면, 영상의 부호화 및 복호화에 옵티컬 플로우 인코더(410), 옵티컬 플로우 디코더(450), 잔차 인코더(430) 및 잔차 디코더(470)가 이용될 수 있다. Referring to FIG. 5 , an
일 실시예에서, 옵티컬 플로우 인코더(410), 옵티컬 플로우 디코더(450), 잔차 인코더(430) 및 잔차 디코더(470)는 신경망으로 구현될 수 있다.In one embodiment, the
현재 영상(420)의 부호화를 위해 이전 복원 영상(440)과 현재 영상(420)이 옵티컬 플로우 인코더(410)로 입력될 수 있다. For encoding of the
옵티컬 플로우 인코더(410)는 훈련의 결과로 설정된 파라미터에 따라 현재 영상(420)과 이전 복원 영상(440)을 처리하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)를 출력할 수 있다.The
현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)는 옵티컬 플로우 디코더(450)로 입력될 수 있다. Characteristic data w of the current optical flow may be input to the
옵티컬 플로우 디코더(450)는 입력된 특징 데이터(w)를 훈련의 결과로 설정된 파라미터에 따라 처리하여 복수의 현재 옵티컬 플로우(g[i])(i는 인덱스로서, 0 이상의 정수임)를 출력할 수 있다.The
옵티컬 플로우 디코더(450)는 복수의 현재 옵티컬 플로우(g[i])와 별개로 복수의 제 2 가중치 데이터(t2[i])를 출력할 수 있다. 복수의 제 2 가중치 데이터(t2[i])는 워핑(490-1, 490-2, ..., 490-n)을 통해 생성된 복수의 예비 예측 영상(x'[i])을 변형하는데 이용될 수 있다. The
복수의 제 2 가중치 데이터(t2[i])는 복수의 현재 옵티컬 플로우(g[i])의 신뢰도 또는 정확도로 참조될 수 있다. The plurality of second weight data t2[i] may be referred to as reliability or accuracy of the plurality of current optical flows g[i].
복수의 제 2 가중치 데이터(t2[i]) 각각에 포함된 샘플들의 개수는 복수의 현재 옵티컬 플로우(g[i]) 각각에 포함된 샘플들의 개수와 동일할 수 있는 데, 이 경우, 복수의 제 2 가중치 데이터(t2[i])에 포함된 샘플 값들은 복수의 현재 옵티컬 플로우(g[i])에 포함된 샘플 값들의 신뢰도 또는 정확도를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 복수의 제 2 가중치 데이터(t2[i])에서 소정 위치에 있는 샘플 값들은 복수의 현재 옵티컬 플로우(g[i])에서 소정 위치에 있는 샘플 값들의 신뢰도 또는 정확도를 나타낼 수 있다. 후술하는 바와 같이, 복수의 제 2 가중치 데이터(t2[i])에서 동일 위치에 있는 샘플 값들의 합을 1로 설정함으로써, 이전 복원 영상(440)의 샘플 값들이 최종 예측 영상(x'')에서도 그대로 유지되도록 할 수 있다.The number of samples included in each of the plurality of second weight data t2[i] may be the same as the number of samples included in each of the plurality of current optical flows g[i]. In this case, the plurality of Sample values included in the second weight data t2[i] may indicate reliability or accuracy of sample values included in the plurality of current optical flows g[i]. For example, sample values at predetermined positions in the plurality of second weight data t2[i] may indicate reliability or accuracy of sample values at predetermined positions in the plurality of current optical flows g[i]. . As will be described later, by setting the sum of sample values at the same position in the plurality of second weight data t2[i] to 1, the sample values of the previous
이전 복원 영상(440)은 복수의 현재 옵티컬 플로우(g[i])에 기반한 워핑(490-1, 490-2, ..., 490-n)을 통해 워핑되고(warped), 워핑(490-1, 490-2, ..., 490-n)의 결과로 복수의 예비 예측 영상(x'[i])이 획득될 수 있다. The
복수의 예비 예측 영상(x'[i])에 대해 복수의 제 2 가중치 데이터(t2[i])가 적용되고, 복수의 제 2 가중치 데이터(t2[i])가 적용된 복수의 예비 예측 영상(x'[i])이 결합됨으로써 최종 예측 영상(x'')이 획득될 수 있다. A plurality of preliminary prediction images (t2[i]) are applied to a plurality of preliminary prediction images (x'[i]), and a plurality of preliminary prediction images (t2[i]) are applied. By combining x'[i]), a final predicted image (x'') may be obtained.
옵티컬 플로우 디코더(450)는 현재 잔차 영상의 특징 데이터(v)를 포함하는 비트스트림의 비트레이트 또는 현재 잔차 영상(r)의 샘플 값들이 작아지도록 훈련될 수 있으므로, 현재 영상(420)과 최종 예측 영상(x'') 사이의 차이가 작아지게 하는 복수의 제 2 가중치 데이터(t2[i])가 옵티컬 플로우 디코더(450)로부터 출력될 수 있다.Since the
최종 예측 영상(x'')과 현재 영상(420) 사이의 차이에 해당하는 현재 잔차 영상(r)은 잔차 인코더(430)로 입력될 수 있다.A current residual image (r) corresponding to a difference between the final prediction image (x″) and the
잔차 인코더(430)는 훈련의 결과로 설정된 파라미터에 따라 현재 잔차 영상(r)을 처리하여 현재 잔차 영상의 특징 데이터(v)를 출력할 수 있다.The
현재 잔차 영상의 특징 데이터(v)는 잔차 디코더(470)로 입력될 수 있다. 잔차 디코더(470)는 훈련의 결과로 설정된 파라미터에 따라 특징 데이터(v)를 처리하여 복원된 현재 잔차 영상(r')을 획득할 수 있다. Feature data v of the current residual image may be input to the
복원된 현재 잔차 영상(r')과 최종 예측 영상(x'')이 결합됨으로써 현재 복원 영상(460)이 획득될 수 있다.A current
도 5에 도시된 영상의 부호화 및 복호화 과정이 부호화 장치 및 복호화 장치로 구현되는 경우, 부호화 장치는 현재 영상(420)에 대한 부호화를 통해 획득된 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)와 현재 잔차 영상의 특징 데이터(v)를 포함하는 비트스트림을 생성하여 복호화 장치로 전송할 수 있다. When the process of encoding and decoding the image shown in FIG. 5 is implemented by an encoding device and a decoding device, the encoding device uses the feature data w of the current optical flow obtained through encoding of the
복호화 장치는 비트스트림으로부터 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)와 현재 잔차 영상의 특징 데이터(v)를 획득할 수 있다. 그리고, 복호화 장치는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)와 현재 잔차 영상의 특징 데이터(v)에 기반하여 현재 복원 영상(460)을 획득할 수 있다.The decoding apparatus may obtain feature data (w) of the current optical flow and feature data (v) of the current residual image from the bitstream. Also, the decoding apparatus may obtain a current
도 5에 도시된 영상의 부호화 및 복호화 과정에서는 옵티컬 플로우 디코더(450)가 복수의 현재 옵티컬 플로우(g[i])와 복수의 제 2 가중치 데이터(t2[i])를 출력한다는 점에서 도 1 및 도 4에 도시된 과정과 상이하다.In the process of encoding and decoding the image shown in FIG. 5, the
즉, 복수의 현재 옵티컬 플로우(g[i])에 기반하여 현재 영상(420)의 예측 버전(version)으로 기능할 수 있는 복수의 예비 예측 영상들이 획득되며, 복수의 현재 옵티컬 플로우(g[i])의 샘플 별 신뢰도 또는 정확도를 나타내는 복수의 제 2 가중치 데이터(t2[i])가 복수의 예비 예측 영상들에 적용됨으로써 부호화/복호화 효율이 향상될 수 있다.That is, a plurality of preliminary prediction images that can function as a predicted version of the
이하에서는, 도 6 내지 도 22를 참조하여, 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(600), 영상 부호화 장치(1600), 및 이들에 의한 영상의 복호화/부호화 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 6 to 22 , an
도 6은 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(600)의 구성을 도시하는 도면이다.6 is a diagram illustrating a configuration of an
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(600)는 획득부(610) 및 예측 복호화부(630)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6 , an
획득부(610) 및 예측 복호화부(630)는 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다. 획득부(610) 및 예측 복호화부(630)는 메모리(미도시)에 저장된 적어도 하나의 인스트럭션에 따라 동작할 수 있다.The
도 6은 획득부(610) 및 예측 복호화부(630)를 개별적으로 도시하고 있으나, 획득부(610) 및 예측 복호화부(630)는 하나의 프로세서를 통해 구현될 수 있다. 이 경우, 획득부(610) 및 예측 복호화부(630)는 전용 프로세서로 구현될 수도 있고, AP(application processor), CPU(central processing unit) 또는 GPU(graphic processing unit)와 같은 범용 프로세서와 소프트웨어의 조합을 통해 구현될 수도 있다. 또한, 전용 프로세서의 경우, 본 개시의 실시예를 구현하기 위한 메모리를 포함하거나, 외부 메모리를 이용하기 위한 메모리 처리부를 포함할 수 있다.Although FIG. 6 shows the
획득부(610) 및 예측 복호화부(630)는 복수의 프로세서로 구성될 수도 있다. 이 경우, 획득부(610) 및 예측 복호화부(630)는 전용 프로세서들의 조합으로 구현될 수도 있고, AP, CPU, 또는 GPU와 같은 다수의 범용 프로세서들과 소프트웨어의 조합을 통해 구현될 수도 있다.The
획득부(610)는 현재 영상에 대한 부호화 결과를 포함하는 비트스트림을 획득할 수 있다.The
획득부(610)는 영상 부호화 장치로부터 네트워크를 통해 비트스트림을 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 획득부(610)는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium) 등을 포함하는 데이터 저장 매체로부터 비트스트림을 획득할 수도 있다.The
획득부(610)는 비트스트림을 파싱하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득할 수 있다. The
일 실시예에서, 획득부(610)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터에 대응하는 제 1 비트스트림과 현재 잔차 영상의 특징 데이터에 대응하는 제 2 비트스트림을 획득하고, 제 1 비트스트림 및 제 2 비트스트림을 각각 파싱하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득할 수 있다.In an embodiment, the
현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터는 예측 복호화부(630)로 전달되고, 예측 복호화부(630)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 이용하여 현재 영상에 대응하는 현재 복원 영상을 획득할 수 있다. 현재 복원 영상은 재생을 위해 디스플레이 장치로 출력될 수 있다.The feature data of the current optical flow and the feature data of the current residual image are transferred to the
도 7은 일 실시예에 따른 획득부(610)의 구성을 도시하는 도면이다.7 is a diagram illustrating a configuration of an
도 7을 참조하면, 획득부(610)는 엔트로피 복호화부(611) 및 역양자화부(613)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , an
엔트로피 복호화부(611)는 비트스트림에 포함된 빈(bin)들을 엔트로피 코딩하여 현재 옵티컬 플로우의 양자화된 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 양자화된 특징 데이터를 획득할 수 있다.The
역양자화부(613)는 현재 옵티컬 플로우의 양자화된 특징 데이터를 역양자화하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 획득하고, 현재 잔차 영상의 양자화된 특징 데이터를 역양자화하여 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득할 수 있다.The
일 실시예에서, 획득부(610)는 역변환부를 더 포함할 수 있다. 역변환부는 역양자화부(613)로부터 출력되는 특징 데이터를 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 역변환할 수 있다. 후술하는 영상 부호화 장치(1600)가 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 공간 도메인으로부터 주파수 도메인으로 변환하는 경우, 역변환부는 역양자화부(613)로부터 출력되는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 주파수 도메인에서 공간 도메인으로 역변환할 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 획득부(610)는 역양자화부(613)를 포함하지 않을 수도 있다. 즉, 엔트로피 복호화부(611)에 의한 처리를 통해 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터가 획득될 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 획득부(610)는 비트스트림에 포함된 빈들에 대한 역이진화만을 수행하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득할 수도 있다. 이는, 영상 부호화 장치(1600)가 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 이진화하여 비트스트림을 생성한 경우, 다시 말하면, 영상 부호화 장치(1600)가 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터에 대해 엔트로피 부호화, 변환 및 양자화를 적용하지 않는 경우를 위한 것이다.In an embodiment, the
도 8은 일 실시예에 따른 예측 복호화부(630)의 구성을 도시하는 도면이다.8 is a diagram showing the configuration of a
도 8을 참조하면, 예측 복호화부(630)는 옵티컬 플로우 디코더(450), 잔차 디코더(470), 움직임 보상부(631), 가중치 적용부(632) 및 결합부(633)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the
옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)는 적어도 하나의 레이어(예를 들어, 컨볼루션 레이어)를 포함하는 신경망으로 구현될 수 있다. The
옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)는 메모리에 저장될 수 있다. 일 실시예에서, 옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)는 AI를 위한 적어도 하나의 전용 프로세서로 구현될 수도 있다.The
획득부(610)에 의해 출력된 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터는 각각 옵티컬 플로우 디코더(450)와 잔차 디코더(470)로 입력될 수 있다.Feature data of the current optical flow and feature data of the current residual image output by the
옵티컬 플로우 디코더(450)는 훈련을 통해 설정된 파라미터에 따라 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 처리하여 현재 옵티컬 플로우와 제 1 가중치 데이터를 출력할 수 있다. The
현재 옵티컬 플로우 및 제 1 가중치 데이터는 1차원 또는 2차원의 데이터로서, 복수의 샘플들로 이루어질 수 있다. 현재 옵티컬 플로우의 크기와 제 1 가중치 데이터의 크기는 동일할 수 있다. 여기서, 크기가 동일하다는 것은 샘플들의 개수가 동일하다는 것을 의미할 수 있다. The current optical flow and first weight data are 1-dimensional or 2-dimensional data and may consist of a plurality of samples. The size of the current optical flow and the size of the first weight data may be the same. Here, the same size may mean that the number of samples is the same.
일 실시예에서, 현재 옵티컬 플로우의 크기와 제 1 가중치 데이터의 크기는 이전 복원 영상의 크기와 동일할 수 있다.In one embodiment, the size of the current optical flow and the size of the first weight data may be the same as the size of the previous reconstructed image.
현재 옵티컬 플로우는 움직임 보상부(631)로 제공될 수 있다. 움직임 보상부(631)는 이전 복원 영상을 현재 옵티컬 플로우에 따라 처리하여 예비 예측 영상을 생성할 수 있다. The current optical flow may be provided to the
움직임 보상부(631)는 예비 예측 영상의 생성을 위해 이전 복원 영상을 현재 옵티컬 플로우에 따라 워핑할 수 있다. 예비 예측 영상의 생성을 위한 워핑은 하나의 예시이고, 움직임 보상부(631)는 예비 예측 영상을 생성하기 위해, 현재 옵티컬 플로우에 기반하여 이전 복원 영상을 변경하는 다양한 영상 처리를 수행할 수 있다.The
움직임 보상부(631)에 의해 생성된 예비 예측 영상과 옵티컬 플로우 디코더(450)에 의해 출력된 제 1 가중치 데이터는 가중치 적용부(632)로 제공될 수 있다.The preliminary prediction image generated by the
가중치 적용부(632)는 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들을 예비 예측 영상의 샘플 값들에 적용하여 최종 예측 영상을 획득할 수 있다. The
일 실시예에서, 가중치 적용부(632)는 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들을 예비 예측 영상의 샘플 값들에 곱하여 최종 예측 영상을 획득할 수 있다. 이 경우, 가중치 적용부(632)는 곱셈기로 참조될 수 있다. In an embodiment, the
예를 들어, 제 1 가중치 데이터가 제 1 샘플 값과 제 2 샘플 값을 포함하고, 예비 예측 영상이 제 1 가중치 데이터의 제 1 샘플 값과 동일한 위치에 있는 제 1 샘플 값, 및 제 1 가중치 데이터의 제 2 샘플 값과 동일한 위치에 있는 제 2 샘플 값을 포함하는 경우, 가중치 데이터는 제 1 가중치 데이터의 제 1 샘플 값을 예비 예측 영상의 제 1 샘플 값에 곱하여 최종 예측 영상의 제 1 샘플 값을 획득하고, 제 1 가중치 데이터의 제 2 샘플 값을 예비 예측 영상의 제 2 샘플 값에 곱하여 최종 예측 영상의 제 2 샘플 값을 획득할 수 있다.For example, the first weight data includes a first sample value and a second sample value, the preliminary prediction image has a first sample value at the same position as the first sample value of the first weight data, and the first weight data If it includes the second sample value at the same position as the second sample value of the weight data, the first sample value of the final prediction image is obtained by multiplying the first sample value of the first weight data by the first sample value of the preliminary prediction image. , and a second sample value of the final prediction image may be obtained by multiplying the second sample value of the first weight data by the second sample value of the preliminary prediction image.
제 1 가중치 데이터는 최종 예측 영상의 샘플 값들이 현재 영상의 샘플 값들에 최대한 유사해지도록 하기 위한 가중치들을 포함할 수 있다. 도 25 및 도 26을 참조하여 후술하는 바와 같이, 옵티컬 플로우 디코더(450)는 현재 영상과 최종 예측 영상 사이의 차이에 대응하는 현재 잔차 영상의 샘플 값들이 감소 또는 최소화되는 방향으로 훈련될 수 있다. 따라서, 옵티컬 플로우 디코더(450)는 현재 영상과 최종 예측 영상 사이의 차이를 줄이기 위한 제 1 가중치 데이터를 출력할 수 있다.The first weight data may include weights for making sample values of the final prediction image as similar as possible to sample values of the current image. As described later with reference to FIGS. 25 and 26 , the
일 실시예에서, 예비 예측 영상 내 샘플 값과 현재 영상 내 동일 위치의 샘플 값 사이의 차이가 작을수록 제 1 가중치 데이터 내 샘플 값은 1에 가까운 값을 가질 수 있다. 이 경우, 해당 샘플에 대한 인터 예측의 적용 비율이 높아지는 것으로 이해될 수 있다.In an embodiment, the sample value in the first weight data may have a value closer to 1 as the difference between the sample value in the preliminary prediction image and the sample value in the same position in the current image is smaller. In this case, it can be understood that the application rate of inter prediction to the corresponding sample increases.
또한, 일 실시예에서, 예비 예측 영상 내 샘플 값이 현재 영상 내 동일 위치의 샘플 값보다 크면, 제 1 가중치 데이터 내 샘플 값은 1보다 작은 값을 가질 수 있다. 또한 일 실시예에서, 예비 예측 영상 내 샘플 값이 현재 영상 내 동일 위치의 샘플 값보다 작으면, 제 1 가중치 데이터 내 샘플 값은 1보다 큰 값을 가질 수 있다.Also, in an embodiment, when a sample value in the preliminary prediction image is greater than a sample value at the same position in the current image, the sample value in the first weight data may have a value smaller than 1. Also, in one embodiment, when a sample value in the preliminary prediction image is smaller than a sample value at the same location in the current image, the sample value in the first weight data may have a value greater than 1.
제 1 가중치 데이터는 현재 영상과 이전 복원 영상에 포함된 객체의 다양한 움직임과 밝기 변화를 보상하기 위한 것일 수 있다.The first weight data may be for compensating for various motions and brightness changes of objects included in the current image and the previous reconstruction image.
전술한 바와 같이, 현재 영상과 이전 복원 영상에 포함된 객체의 움직임이 크다면, 현재 옵티컬 플로우의 샘플 값이 부정확할 수 있고, 이 경우, 예비 예측 영상의 샘플 값을 변경하지 않는다면 현재 잔차 영상의 샘플 값이 커질 가능성이 높아진다.As described above, if the movement of the object included in the current image and the previous reconstructed image is large, the sample value of the current optical flow may be inaccurate. In this case, if the sample value of the preliminary prediction image is not changed, the current residual image The higher the sample value, the higher the probability.
옵티컬 플로우 디코더(450)는 현재 영상과 이전 복원 영상에 포함된 소정 객체의 움직임이 크다면, 해당 객체에 대해 인터 예측의 적용 비율이 작아지도록 하는 제 1 가중치 데이터를 출력할 수 있다. 제 1 가중치 데이터에 포함된 샘플 값이 작아질수록 인터 예측의 적용 비율 역시 작아질 수 있다. 제 1 가중치 데이터에 포함된 샘플 값이 0이라면, 인터 예측의 적용 비율은 0%일 수 있다.The
또한, 옵티컬 플로우 디코더(450)는 현재 영상과 이전 복원 영상에 포함된 소정 객체의 움직임이 작거나 움직임이 없다면, 해당 객체에 대해 인터 예측의 적용 비율이 커지도록 하는 제 1 가중치 데이터를 출력할 수 있다. 제 1 가중치 데이터에 포함된 샘플 값이 1에 가까운 값을 가질수록 인터 예측의 적용 비율이 높아질 수 있다.In addition, the
또한, 옵티컬 플로우 디코더(450)는 현재 영상과 이전 복원 영상에 포함된 소정 객체에 대해 밝기 변화가 존재한다면, 이러한 밝기 변화를 보상할 수 있는 제 1 가중치 데이터를 출력할 수 있다. 예를 들어, 이전 복원 영상에 포함된 소정 객체의 밝기가 현재 영상에서 증가되었다면, 제 1 가중치 데이터 내 샘플 값은 1보다 큰 값을 가질 수 있다. 또한, 이전 복원 영상에 포함된 소정 객체의 밝기가 현재 영상에서 감소되었다면, 제 1 가중치 데이터 내 샘플 값은 1보다 작은 값을 가질 수 있다.In addition, the
일 실시예에 따르면, 제 1 가중치 데이터를 통해 인터 예측의 적용 비율의 조절과 밝기 변화에 대한 보상이 예비 예측 영상의 샘플별로 이루어질 수 있으므로, 현재 잔차 영상의 샘플 값들이 최소화될 수 있고 이에 따라 비트스트림의 비트레이트 또한 감소될 수 있다.According to an embodiment, since the adjustment of the application rate of inter prediction and the compensation for the brightness change can be performed for each sample of the preliminary prediction image through the first weight data, sample values of the current residual image can be minimized, and thus the bit The bitrate of the stream may also be reduced.
가중치 적용부(632)에 의해 획득된 최종 예측 영상은 결합부(633)로 제공될 수 있다. The final predicted image obtained by the
획득부(610)에 의해 출력되는 현재 잔차 영상의 특징 데이터는 잔차 디코더(470)로 입력될 수 있다. Feature data of the current residual image output by the
일 실시예에서, 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터는 연접되고, 연접된 결과가 잔차 디코더(470)로 입력될 수 있다. 여기서, 연접(concatenation)이란, 두 개 이상의 특징 데이터를 채널 방향으로 결합하는 처리를 의미할 수 있다.In an embodiment, feature data of the current optical flow and feature data of the current residual image may be concatenated, and the concatenated result may be input to the
잔차 디코더(470)는 훈련을 통해 설정된 파라미터에 따라 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 처리하여 현재 잔차 영상을 획득할 수 있다. 현재 잔차 영상은 결합부(633)로 제공될 수 있다.The
결합부(633)는 최종 예측 영상과 현재 잔차 영상을 결합하여 현재 복원 영상을 획득할 수 있다. The
일 실시예에서, 결합부(633)는 최종 예측 영상의 샘플 값들과 현재 잔차 영상의 샘플 값들을 더하여 현재 복원 영상을 획득할 수 있다. 이 경우, 결합부(633)는 덧셈기로 참조될 수 있다.In an embodiment, the
도 9는 일 실시예에 따른 예측 복호화부(630-1)의 구성을 도시하는 도면이다.9 is a diagram showing the configuration of a predictive decoding unit 630-1 according to an embodiment.
도 9에 도시된 예측 복호화부(630-1)에서는 제 1 가중치 데이터가 가중치 디코더(634)로부터 출력된다는 점을 제외하고 도 8에 도시된 예측 복호화부(630)와 동일하다.The prediction decoding unit 630-1 shown in FIG. 9 is the same as the
구체적으로, 가중치 디코더(634)는 적어도 하나의 레이어(예를 들어, 컨볼루션 레이어)를 포함하는 신경망으로 구현될 수 있다. Specifically, the
가중치 디코더(634)는 메모리에 저장될 수 있다. 일 실시예에서, 가중치 디코더(634)는 AI를 위한 적어도 하나의 전용 프로세서로 구현될 수도 있다.
획득부(610)에 의해 출력된 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터는 옵티컬 플로우 디코더(450)와 가중치 디코더(634)로 입력될 수 있다.Characteristic data of the current optical flow output by the
옵티컬 플로우 디코더(450)는 훈련을 통해 설정된 파라미터에 따라 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 처리하여 현재 옵티컬 플로우를 출력할 수 있다.The
가중치 디코더(634)는 훈련을 통해 설정된 파라미터에 따라 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 처리하여 제 1 가중치 데이터를 출력할 수 있다.The
도 8에 도시된 옵티컬 플로우 디코더(450)와 마찬가지로 도 9에 도시된 가중치 디코더(634)도 현재 영상과 최종 예측 영상 사이의 차이에 대응하는 현재 잔차 영상의 샘플 값들이 감소 또는 최소화되는 방향으로 훈련될 수 있다. 따라서, 가중치 디코더(634)는 현재 영상과 최종 예측 영상 사이의 차이를 줄이기 위한 제 1 가중치 데이터를 출력할 수 있다.Like the
일 실시예에서, 예비 예측 영상 내 샘플 값과 현재 영상 내 동일 위치의 샘플 값 사이의 차이가 작을수록 제 1 가중치 데이터 내 샘플 값은 1에 가까운 값을 가질 수 있다. 이 경우, 해당 샘플에 대한 인터 예측의 적용 비율이 높아지는 것으로 이해될 수 있다.In an embodiment, the sample value in the first weight data may have a value closer to 1 as the difference between the sample value in the preliminary prediction image and the sample value in the same position in the current image is smaller. In this case, it can be understood that the application rate of inter prediction to the corresponding sample increases.
또한, 일 실시예에서, 예비 예측 영상 내 샘플 값이 현재 영상 내 동일 위치의 샘플 값보다 크면, 제 1 가중치 데이터 내 샘플 값은 1보다 작은 값을 가질 수 있다. 또한 일 실시예에서, 예비 예측 영상 내 샘플 값이 현재 영상 내 동일 위치의 샘플 값보다 작으면, 제 1 가중치 데이터 내 샘플 값은 1보다 큰 값을 가질 수 있다.Also, in an embodiment, when a sample value in the preliminary prediction image is greater than a sample value at the same position in the current image, the sample value in the first weight data may have a value smaller than 1. Also, in one embodiment, when a sample value in the preliminary prediction image is smaller than a sample value at the same location in the current image, the sample value in the first weight data may have a value greater than 1.
제 1 가중치 데이터는 현재 영상과 이전 복원 영상에 포함된 객체의 다양한 움직임과 밝기 변화를 보상하기 위한 것으로 이해될 수 있다.The first weight data may be understood as compensation for various motions and brightness changes of objects included in the current image and the previous reconstruction image.
도 10은 일 실시예에 따른 예측 복호화부(630-2)의 구성을 도시하는 도면이다.10 is a diagram showing the configuration of a prediction decoding unit 630-2 according to an embodiment.
도 10에 도시된 예측 복호화부(630-2)에서는 가중치 디코더(634)가 가중치 데이터의 특징 데이터를 처리하여 제 1 가중치 데이터를 출력한다는 점을 제외하고 도 9에 도시된 예측 복호화부(630-1)와 동일하다. In the prediction decoding unit 630-2 shown in FIG. 10, the prediction decoding unit 630-2 shown in FIG. 9 except that the
가중치 데이터의 특징 데이터는 영상 부호화 장치(1600)에 의해 생성되어 비트스트림에 포함될 수 있다. 획득부(610)는 비트스트림으로부터 가중치 데이터의 특징 데이터를 획득하여 가중치 디코더(634)로 제공할 수 있다.Feature data of the weight data may be generated by the
예측 복호화부(630-2)의 다른 구성들에 대해서는 도 8 및 도 9와 관련하여 설명하였으므로 상세한 설명을 생략한다.Since other components of the prediction decoding unit 630-2 have been described with reference to FIGS. 8 and 9, a detailed description thereof will be omitted.
도 11은 일 실시예에 따른 예측 복호화부(630-3)의 구성을 도시하는 도면이다.11 is a diagram showing the configuration of a prediction decoding unit 630-3 according to an embodiment.
도 11에 도시된 예측 복호화부(630-3)는 옵티컬 플로우 디코더(450), 잔차 디코더(470), 움직임 보상부(631), 가중치 적용부(632) 및 결합부(633)를 포함할 수 있다.The prediction decoding unit 630-3 shown in FIG. 11 may include an
옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)는 적어도 하나의 레이어(예를 들어, 컨볼루션 레이어)를 포함하는 신경망으로 구현될 수 있다. The
옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)는 메모리에 저장될 수 있다. 일 실시예에서, 옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)는 AI를 위한 적어도 하나의 전용 프로세서로 구현될 수도 있다.The
획득부(610)에 의해 출력된 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터는 각각 옵티컬 플로우 디코더(450)와 잔차 디코더(470)로 입력될 수 있다.Feature data of the current optical flow and feature data of the current residual image output by the
옵티컬 플로우 디코더(450)는 훈련을 통해 설정된 파라미터에 따라 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 처리하여 복수의 현재 옵티컬 플로우와 복수의 제 2 가중치 데이터를 출력할 수 있다. The
복수의 현재 옵티컬 플로우 및 복수의 제 2 가중치 데이터는 1차원 또는 2차원의 데이터로서, 복수의 샘플들로 이루어질 수 있다. 각각의 현재 옵티컬 플로우의 크기와 각각의 제 2 가중치 데이터의 크기는 동일할 수 있다. The plurality of current optical flows and the plurality of second weight data are one-dimensional or two-dimensional data, and may consist of a plurality of samples. The size of each current optical flow and the size of each second weight data may be the same.
일 실시예에서, 각각의 현재 옵티컬 플로우의 크기와 각각의 제 2 가중치 데이터의 크기는 이전 복원 영상의 크기와 동일할 수 있다.In an embodiment, the size of each current optical flow and the size of each second weight data may be the same as the size of a previous reconstructed image.
일 실시예에서, 복수의 현재 옵티컬 플로우와 복수의 제 2 가중치 데이터는 1:1로 대응할 수 있다. 예를 들어, 옵티컬 플로우 디코더(450)에 의해 5개의 현재 옵티컬 플로우가 출력되었다면, 옵티컬 플로우 디코더(450)에 의해 출력되는 제 2 가중치 데이터의 개수 역시 5개일 수 있다.In one embodiment, a plurality of current optical flows and a plurality of second weight data may correspond 1:1. For example, if five current optical flows are output by the
복수의 현재 옵티컬 플로우는 움직임 보상부(631)로 제공될 수 있다. 움직임 보상부(631)는 이전 복원 영상을 복수의 현재 옵티컬 플로우에 따라 처리하여 복수의 예비 예측 영상을 생성할 수 있다.A plurality of current optical flows may be provided to the
움직임 보상부(631)는 복수의 예비 예측 영상의 생성을 위해 이전 복원 영상을 복수의 현재 옵티컬 플로우 각각에 따라 워핑할 수 있다. 복수의 예비 예측 영상의 생성을 위한 워핑은 하나의 예시이고, 움직임 보상부(631)는 복수의 예비 예측 영상을 생성하기 위해, 복수의 현재 옵티컬 플로우에 기반하여 이전 복원 영상을 변경하는 다양한 영상 처리를 수행할 수 있다.The
움직임 보상부(631)에 의해 생성된 복수의 예비 예측 영상과 옵티컬 플로우 디코더(450)에 의해 출력된 복수의 제 2 가중치 데이터는 가중치 적용부(632)로 제공될 수 있다.A plurality of preliminary prediction images generated by the
복수의 제 2 가중치 데이터는 복수의 현재 옵티컬 플로우의 신뢰도 또는 정확도로 참조될 수 있다. The plurality of second weight data may be referred to as reliability or accuracy of a plurality of current optical flows.
복수의 제 2 가중치 데이터에 포함된 샘플 값들은 복수의 현재 옵티컬 플로우에 포함된 샘플 값들의 신뢰도 또는 정확도를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 복수의 제 2 가중치 데이터에서 소정 위치에 있는 샘플 값들은 복수의 현재 옵티컬 플로우에서 소정 위치에 있는 샘플 값들의 신뢰도 또는 정확도를 나타낼 수 있다. 또한, 예를 들어, 어느 하나의 제 2 가중치 데이터에 포함된 샘플 값들 각각은 어느 하나의 제 2 가중치 데이터에 대응하는 현재 옵티컬 플로우에 포함된 샘플 값들 각각의 신뢰도 또는 정확도를 나타낼 수 있고, 다른 하나의 제 2 가중치 데이터에 포함된 샘플 값들 각각은 다른 하나의 제 2 가중치 데이터에 대응하는 현재 옵티컬 플로우에 포함된 샘플 값들 각각의 신뢰도 또는 정확도를 나타낼 수 있다.Sample values included in the plurality of second weight data may indicate reliability or accuracy of sample values included in the plurality of current optical flows. For example, sample values at predetermined positions in a plurality of second weight data may indicate reliability or accuracy of sample values at predetermined positions in a plurality of current optical flows. Also, for example, each of the sample values included in any one of the second weight data may represent the reliability or accuracy of each of the sample values included in the current optical flow corresponding to the one of the second weight data, and the other one Each of the sample values included in the second weight data of may indicate reliability or accuracy of each sample value included in the current optical flow corresponding to another second weight data.
가중치 적용부(632)는 복수의 제 2 가중치 데이터를 복수의 예비 예측 영상에 적용하여 복수의 변형된 예측 영상을 획득할 수 있다. 예를 들어, 가중치 적용부(632)는 어느 하나의 제 2 가중치 데이터의 샘플 값들을 어느 하나의 제 2 가중치 데이터에 대응하는 예비 예측 영상의 샘플 값들에 곱하여 어느 하나의 변형된 예측 영상을 획득할 수 있다. 그리고, 가중치 적용부(632)는 다른 하나의 제 2 가중치 데이터의 샘플 값들을 다른 하나의 제 2 가중치 데이터에 대응하는 예비 예측 영상의 샘플 값들에 곱하여 다른 하나의 변형된 예측 영상을 획득할 수 있다.The
전술한 바와 같이, 복수의 제 2 가중치 데이터는 복수의 현재 옵티컬 플로우의 신뢰도 또는 정확도를 의미할 수 있으므로, 이러한 신뢰도 또는 정확도가 복수의 예비 예측 영상에 적용됨으로써 현재 영상에 보다 유사한 최종 예측 영상이 생성될 수 있다.As described above, since the plurality of second weight data may mean the reliability or accuracy of the plurality of current optical flows, the final prediction image more similar to the current image is generated by applying the reliability or accuracy to the plurality of preliminary prediction images. It can be.
일 실시예에서, 복수의 제 2 가중치 데이터 내에서 동일한 위치에 있는 샘플 값들의 합은 1일 수 있다. 이에 따라, 최종 예측 영상의 샘플들은 이전 복원 영상의 샘플들과 비교하여 위치는 달라질 수 있지만, 이전 복원 영상의 샘플 값들이 최종 예측 영상에서도 그대로 유지될 수 있다.In one embodiment, the sum of sample values at the same location within the plurality of second weight data may be 1. Accordingly, the positions of samples of the final predicted image may be different compared to those of the previous reconstructed image, but sample values of the previous reconstructed image may be maintained in the final predicted image.
복수의 변형된 예측 영상은 결합부(633)로 제공될 수 있다. 결합부(633)는 복수의 변형된 예측 영상을 결합하여 최종 예측 영상을 획득할 수 있다. 일 실시예에서, 결합부(633)는 복수의 변형된 예측 영상의 동일 위치의 샘플 값들을 서로 합하여 최종 예측 영상을 획득할 수 있다.A plurality of modified prediction images may be provided to the
잔차 디코더(470)는 훈련을 통해 설정된 파라미터에 따라 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 처리하여 현재 잔차 영상을 획득할 수 있다. 현재 잔차 영상은 결합부(633)로 제공될 수 있다.The
결합부(633)는 최종 예측 영상과 현재 잔차 영상을 결합하여 현재 복원 영상을 획득할 수 있다. The
일 실시예에서, 결합부(633)는 최종 예측 영상의 샘플 값들과 현재 잔차 영상의 샘플 값들을 더하여 현재 복원 영상을 획득할 수 있다.In an embodiment, the
도 11에 도시된 예측 복호화부(630-3)는 앞서 도 5와 관련하여 설명한 영상의 부호화/복호화 과정에 대응하는 것으로서, 복수의 현재 옵티컬 플로우 각각은 현재 영상의 샘플들과 이전 복원 영상의 대응 샘플들 사이의 위치 차이, 즉 움직임 벡터의 집합으로 이해될 수 있다.The prediction decoding unit 630-3 shown in FIG. 11 corresponds to the encoding/decoding process of an image previously described with respect to FIG. It can be understood as a positional difference between samples, that is, a set of motion vectors.
다시 말하면, 도 11에 도시된 예측 복호화부(630-3)는 여러 개의 움직임 벡터의 집합을 획득하고, 이들의 신뢰도 내지 정확도를 나타내는 제 2 가중치 데이터를 이용함으로써 현재 영상에 보다 유사한 최종 예측 영상을 획득할 수 있다.In other words, the predictive decoding unit 630-3 shown in FIG. 11 obtains a set of several motion vectors and uses second weight data representing their reliability or accuracy to obtain a final predicted image more similar to the current image. can be obtained
한편, 도 11에는 도시되어 있지 않지만, 일 실시예에서, 예측 복호화부(630)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 처리하여 복수의 제 2 가중치 데이터를 출력하는 가중치 디코더를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 옵티컬 플로우 디코더(450)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 처리하여 복수의 현재 옵티컬 플로우를 출력하고, 복수의 제 2 가중치 데이터는 가중치 디코더에 의해 출력될 수 있다.Meanwhile, although not shown in FIG. 11 , in one embodiment, the
또한, 일 실시예에서, 가중치 디코더는 가중치 데이터의 특징 데이터를 처리하여 복수의 제 2 가중치 데이터를 출력할 수 있다. 가중치 데이터의 특징 데이터는 비트스트림에 포함될 수 있고, 획득부(610)는 비트스트림으로부터 가중치 데이터의 특징 데이터를 획득하여 가중치 디코더로 제공할 수 있다.Also, in one embodiment, the weight decoder may output a plurality of second weight data by processing feature data of the weight data. Feature data of the weight data may be included in the bitstream, and the
또한, 일 실시예에서, 예측 복호화부(630-3)는 한 쌍의 현재 옵티컬 플로우와 제 2 가중치 데이터를 출력하는 복수의 옵티컬 플로우 디코더(450)를 포함할 수도 있다.Also, in one embodiment, the prediction decoding unit 630 - 3 may include a plurality of
또한, 일 실시예에서, 예측 복호화부(630-3)는 복수의 옵티컬 플로우 디코더(450) 및 복수의 가중치 디코더를 포함할 수 있다. 이 경우, 복수의 옵티컬 플로우 디코더(450) 각각은 하나(또는 그 이상)의 현재 옵티컬 플로우를 출력하고, 복수의 가중치 디코더 각각은 하나(또는 그 이상)의 제 2 가중치 데이터를 출력할 수 있다.Also, in one embodiment, the prediction decoding unit 630 - 3 may include a plurality of
도 12는 일 실시예에 따른 예측 복호화부(630-4)의 구성을 도시하는 도면이다.12 is a diagram illustrating a configuration of a prediction decoding unit 630-4 according to an embodiment.
도 12에 도시된 예측 복호화부(630-4)는 도 8에 도시된 예측 복호화부(630)와 도 11에 도시된 예측 복호화부(630-3)의 동작을 수행하기 위한 것일 수 있다.The prediction decoding unit 630-4 shown in FIG. 12 may be for performing the operations of the
도 12를 참조하면, 예측 복호화부(630-4)는 옵티컬 플로우 디코더(450), 잔차 디코더(470), 움직임 보상부(631), 가중치 적용부(632) 및 결합부(633)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 12, the prediction decoding unit 630-4 may include an
옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)는 적어도 하나의 레이어(예를 들어, 컨볼루션 레이어)를 포함하는 신경망으로 구현될 수 있다. The
옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)는 메모리에 저장될 수 있다. 일 실시예에서, 옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)는 AI를 위한 적어도 하나의 전용 프로세서로 구현될 수도 있다.The
획득부(610)에 의해 출력된 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터는 각각 옵티컬 플로우 디코더(450)와 잔차 디코더(470)로 입력될 수 있다.Feature data of the current optical flow and feature data of the current residual image output by the
옵티컬 플로우 디코더(450)는 훈련을 통해 설정된 파라미터에 따라 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 처리하여 복수의 현재 옵티컬 플로우, 제 1 가중치 데이터 및 복수의 제 2 가중치 데이터를 출력할 수 있다. The
각각의 현재 옵티컬 플로우, 제 1 가중치 데이터 및 각각의 제 2 가중치 데이터는 1차원 또는 2차원의 데이터로서, 복수의 샘플들로 이루어질 수 있다. 각각의 현재 옵티컬 플로우의 크기, 제 1 가중치 데이터의 크기 및 각각의 제 2 가중치 데이터의 크기는 서로 동일할 수 있다. Each current optical flow, each of the first weight data and each of the second weight data is one-dimensional or two-dimensional data, and may consist of a plurality of samples. The size of each current optical flow, the size of the first weight data, and the size of each of the second weight data may be equal to each other.
일 실시예에서, 각각의 현재 옵티컬 플로우의 크기, 제 1 가중치 데이터의 크기 및 각각의 제 2 가중치 데이터의 크기는 이전 복원 영상의 크기와 동일할 수 있다.In an embodiment, the size of each current optical flow, the size of each first weight data, and the size of each second weight data may be the same as the size of a previous reconstructed image.
일 실시예에서, 복수의 현재 옵티컬 플로우와 복수의 제 2 가중치 데이터는 1:1로 대응할 수 있다. In one embodiment, a plurality of current optical flows and a plurality of second weight data may correspond 1:1.
복수의 현재 옵티컬 플로우는 움직임 보상부(631)로 제공될 수 있다. 움직임 보상부(631)는 이전 복원 영상을 복수의 현재 옵티컬 플로우에 따라 처리하여 복수의 예비 예측 영상을 생성할 수 있다.A plurality of current optical flows may be provided to the
움직임 보상부(631)는 복수의 예비 예측 영상의 생성을 위해 이전 복원 영상을 복수의 현재 옵티컬 플로우 각각에 따라 워핑할 수 있다. 복수의 예비 예측 영상의 생성을 위한 워핑은 하나의 예시이고, 움직임 보상부(631)는 복수의 예비 예측 영상을 생성하기 위해, 복수의 현재 옵티컬 플로우에 기반하여 이전 복원 영상을 변경하는 다양한 영상 처리를 수행할 수 있다.The
움직임 보상부(631)에 의해 생성된 복수의 예비 예측 영상과 옵티컬 플로우 디코더(450)에 의해 출력된 제 1 가중치 데이터 및 복수의 제 2 가중치 데이터는 가중치 적용부(632)로 제공될 수 있다.The plurality of preliminary prediction images generated by the
복수의 제 2 가중치 데이터는 복수의 현재 옵티컬 플로우의 신뢰도 또는 정확도로 참조될 수 있다. The plurality of second weight data may be referred to as reliability or accuracy of a plurality of current optical flows.
가중치 적용부(632)는 복수의 제 2 가중치 데이터를 복수의 예비 예측 영상에 적용하여 복수의 변형된 예측 영상을 획득할 수 있다. 예를 들어, 가중치 적용부(632)는 어느 하나의 제 2 가중치 데이터의 샘플 값들을 어느 하나의 제 2 가중치 데이터에 대응하는 예비 예측 영상의 샘플 값들에 곱하여 어느 하나의 변형된 예측 영상을 획득할 수 있다. 그리고, 가중치 적용부(632)는 다른 하나의 제 2 가중치 데이터의 샘플 값들을 다른 하나의 제 2 가중치 데이터에 대응하는 예비 예측 영상의 샘플 값들에 곱하여 다른 하나의 변형된 예측 영상을 획득할 수 있다.The
일 실시예에서, 복수의 제 2 가중치 데이터 내에서 동일한 위치에 있는 샘플 값들의 합은 1일 수 있다.In one embodiment, the sum of sample values at the same location within the plurality of second weight data may be 1.
복수의 변형된 예측 영상은 결합부(633)로 제공될 수 있다. 결합부(633)는 복수의 변형된 예측 영상을 결합하여 중간 예측 영상(intermediate prediction image)을 획득할 수 있다. A plurality of modified predicted images may be provided to the
일 실시예에서, 결합부(633)는 복수의 변형된 예측 영상의 동일 위치의 샘플 값들을 서로 합하여 중간 예측 영상을 획득할 수 있다.In an embodiment, the
중간 예측 영상은 가중치 적용부(632)로 제공될 수 있다. 가중치 적용부(632)는 중간 예측 영상의 샘플 값들에 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들을 적용하여 최종 예측 영상을 획득할 수 있다. The intermediate prediction image may be provided to the
일 실시예에서, 가중치 적용부(632)는 중간 예측 영상의 샘플 값들에 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들을 곱하여 최종 예측 영상을 획득할 수 있다.In an embodiment, the
가중치 적용부(632)에 의해 획득된 최종 예측 영상은 결합부(633)로 제공될 수 있다.The final predicted image obtained by the
잔차 디코더(470)는 훈련을 통해 설정된 파라미터에 따라 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 처리하여 현재 잔차 영상을 획득할 수 있다. 현재 잔차 영상은 결합부(633)로 제공될 수 있다.The
결합부(633)는 최종 예측 영상과 현재 잔차 영상을 결합하여 현재 복원 영상을 획득할 수 있다. The
도 12에는 도시되어 있지 않지만, 일 실시예에서, 예측 복호화부(630-4)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 처리하여 제 1 가중치 데이터와 복수의 제 2 가중치 데이터를 출력하는 적어도 하나의 가중치 디코더와, 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 처리하여 복수의 현재 옵티컬 플로우를 출력하는 적어도 하나의 옵티컬 플로우 디코더(450)를 포함할 수 있다. Although not shown in FIG. 12, in one embodiment, the prediction decoding unit 630-4 processes feature data of the current optical flow and outputs first weight data and a plurality of second weight data. At least one weight decoder and at least one
일 실시예에서, 적어도 하나의 가중치 디코더는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 처리하여 제 1 가중치 데이터를 출력하는 가중치 디코더와, 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 처리하여 복수의 제 2 가중치 데이터를 출력하는 가중치 디코더를 포함할 수도 있다.In one embodiment, the at least one weight decoder includes a weight decoder for processing feature data of the current optical flow and outputting first weight data, and a weight decoder for outputting a plurality of second weight data by processing feature data of the current optical flow. It may also include a decoder.
또한, 일 실시예에서, 적어도 하나의 가중치 디코더는 가중치 데이터의 특징 데이터를 처리하여 제 1 가중치 데이터와 복수의 제 2 가중치 데이터를 출력할 수 있다. 이 경우, 가중치 데이터의 특징 데이터는 비트스트림에 포함될 수 있고, 획득부(610)는 비트스트림으로부터 가중치 데이터의 특징 데이터를 획득하여 가중치 디코더로 제공할 수 있다.Also, in one embodiment, at least one weight decoder may output first weight data and a plurality of second weight data by processing feature data of the weight data. In this case, feature data of the weight data may be included in the bitstream, and the
또한, 일 실시예에서, 예측 복호화부(630-4)는 복수의 현재 옵티컬 플로우와 제 1 가중치 데이터를 출력하는 적어도 하나의 옵티컬 플로우 디코더(450)와 복수의 제 2 가중치 데이터를 출력하는 적어도 하나의 가중치 디코더를 포함할 수도 있다.In addition, in one embodiment, the prediction decoding unit 630-4 includes at least one
또한, 일 실시예에서, 예측 복호화부(630-4)는 복수의 현재 옵티컬 플로우와 복수의 제 2 가중치 데이터를 출력하는 적어도 하나의 옵티컬 플로우 디코더(450)와 제 1 가중치 데이터를 출력하는 가중치 디코더를 포함할 수도 있다.In addition, in one embodiment, the prediction decoding unit 630-4 includes at least one
또한, 일 실시예에서, 예측 복호화부(630-4)는 각각이 한 쌍의 현재 옵티컬 플로우와 제 2 가중치 데이터를 출력하는 복수의 옵티컬 플로우 디코더(450), 및 제 1 가중치 데이터를 출력하는 옵티컬 플로우 디코더(450)(또는 가중치 디코더)를 포함할 수도 있다.In addition, in one embodiment, the prediction decoding unit 630-4 includes a plurality of
한편, 도 12에 도시된 예측 복호화부(630-4)는 복수의 제 2 가중치 데이터를 복수의 예비 예측 영상에 곱하여 복수의 변형된 예측 영상을 획득하고, 복수의 변형된 예측 영상의 결합 결과에 해당하는 중간 예측 영상에 제 1 가중치 데이터를 곱하여 최종 예측 영상을 획득할 수 있는데, 이를 하기 수학식 1로 표현할 수 있다. 하기 수학식 1에서 i는 인덱스를 나타낸다.Meanwhile, the prediction decoding unit 630-4 shown in FIG. 12 obtains a plurality of transformed prediction images by multiplying a plurality of second weight data by a plurality of preliminary prediction images, and uses a combination result of the plurality of transformed prediction images. A final prediction image can be obtained by multiplying the corresponding intermediate prediction image by the first weight data, which can be expressed by
[수학식 1][Equation 1]
최종 예측 영상 = (∑(예비 예측 영상[i]*제 2 가중치 데이터[i]))*제 1 가중치 데이터Final prediction image = (∑(Preliminary prediction image[i]*Second weight data[i]))*First weight data
하기 수학식 1은 다음 수학식 2와 같이 변형될 수 있다.
[수학식 2][Equation 2]
최종 예측 영상 = ∑(예비 예측 영상[i]*제 2 가중치 데이터[i]*제 1 가중치 데이터)Final prediction image = ∑ (preliminary prediction image [i] * second weight data [i] * first weight data)
일 실시예에서, 옵티컬 플로우 디코더(450)는 수학식 2에서 복수의 제 2 가중치 데이터와 제 1 가중치 데이터를 곱한 결과에 해당하는 복수의 제 3 가중치 데이터를 출력할 수 있다.In an embodiment, the
예를 들어, 제 3 가중치 데이터는 하기의 수학식 3으로 표현될 수 있다.For example, the third weight data may be expressed by Equation 3 below.
[수학식 3][Equation 3]
제 3 가중치 데이터[i] = 제 2 가중치 데이터[i] * 제 1 가중치 데이터3rd weight data [i] = 2nd weight data [i] * 1st weight data
옵티컬 플로우 디코더(450)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 처리하여 복수의 제 3 가중치 데이터를 획득하고, 복수의 제 3 가중치 데이터를 가중치 적용부(632)로 제공할 수 있다.The
가중치 적용부(632)는 복수의 예비 예측 영상에 복수의 제 3 가중치 데이터를 적용하여 복수의 변형된 예측 영상을 획득하고, 결합부(633)는 복수의 변형된 예측 영상을 결합하여 최종 예측 영상을 획득할 수 있다.The
옵티컬 플로우 디코더(450)가 복수의 제 3 가중치 데이터를 출력하는 경우의 예측 복호화부(630)의 구성은 도 11에 도시된 예측 복호화부(630-3)와 동일할 수 있다. 이 경우, 도 11의 옵티컬 플로우 디코더(450)는 복수의 제 2 가중치 데이터 대신 복수의 제 3 가중치 데이터를 출력할 수 있다.When the
도 13은 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법의 순서도이다.13 is a flowchart of an image decoding method according to an embodiment.
도 13을 참조하면, S1310 단계에서, 영상 복호화 장치(600)는 비트스트림으로부터 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득한다.Referring to FIG. 13 , in step S1310, the
일 실시예에서, 영상 복호화 장치(600)는 비트스트림에 포함된 비트들에 대해 엔트로피 복호화, 역양자화 및/또는 역변환을 수행하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득할 수 있다.In an embodiment, the
일 실시예에서, 영상 복호화 장치(600)는 비트스트림으로부터 가중치 데이터의 특징 데이터를 더 획득할 수 있다.In one embodiment, the
S1320 단계에서, 영상 복호화 장치(600)는 신경망 기반의 옵티컬 플로우 디코더(450)에 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 적용하여 현재 옵티컬 플로우 및 제 1 가중치 데이터를 획득한다. In step S1320, the
일 실시예에서, 영상 복호화 장치(600)는 가중치 데이터의 특징 데이터를 가중치 디코더(634)에 적용하여 제 1 가중치 데이터를 획득할 수 있다.In one embodiment, the
S1330 단계에서, 영상 복호화 장치(600)는 신경망 기반의 잔차 디코더(470)에 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 적용하여 현재 잔차 영상을 획득한다.In step S1330, the
S1340 단계에서, 영상 복호화 장치(600)는 현재 옵티컬 플로우를 기초로 이전 복원 영상으로부터 예비 예측 영상을 획득한다. 예비 예측 영상을 획득하는 데 워핑이 이용될 수 있다.In step S1340, the
S1350 단계에서, 영상 복호화 장치(600)는 예비 예측 영상에 제 1 가중치 데이터를 적용하여 최종 예측 영상을 획득한다. In step S1350, the
일 실시예에서, 영상 복호화 장치(600)는 예비 예측 영상의 샘플 값들 각각에 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들 각각을 곱하여 최종 예측 영상을 획득할 수 있다.In an embodiment, the
S1360 단계에서, 영상 복호화 장치(600)는 최종 예측 영상과 현재 잔차 영상을 결합하여 현재 영상에 대응하는 현재 복원 영상을 획득할 수 있다. In step S1360, the
일 실시예에서, 영상 복호화 장치(600)는 최종 예측 영상의 샘플 값들 각각에 현재 잔차 영상의 샘플 값들 각각을 더하여 현재 복원 영상을 획득할 수 있다.In an embodiment, the
도 14는 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법의 순서도이다.14 is a flowchart of an image decoding method according to an embodiment.
도 14를 참조하면, S1410 단계에서, 영상 복호화 장치(600)는 비트스트림으로부터 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득한다.Referring to FIG. 14 , in step S1410, the
일 실시예에서, 영상 복호화 장치(600)는 비트스트림에 포함된 비트들에 대해 엔트로피 복호화, 역양자화 및/또는 역변환을 수행하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득할 수 있다.In an embodiment, the
일 실시예에서, 영상 복호화 장치(600)는 비트스트림으로부터 가중치 데이터의 특징 데이터를 더 획득할 수 있다.In one embodiment, the
S1420 단계에서, 영상 복호화 장치(600)는 신경망 기반의 옵티컬 플로우 디코더(450)에 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 적용하여 복수의 현재 옵티컬 플로우 및 복수의 제 2 가중치 데이터를 획득한다. In step S1420, the
일 실시예에서, 영상 복호화 장치(600)는 가중치 데이터의 특징 데이터를 적어도 하나의 가중치 디코더(634)에 적용하여 복수의 제 2 가중치 데이터를 획득할 수 있다.In one embodiment, the
S1430 단계에서, 영상 복호화 장치(600)는 신경망 기반의 잔차 디코더(470)에 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 적용하여 현재 잔차 영상을 획득한다.In step S1430, the
S1440 단계에서, 영상 복호화 장치(600)는 복수의 현재 옵티컬 플로우를 기초로 이전 복원 영상으로부터 복수의 예비 예측 영상을 획득한다. 복수의 예비 예측 영상을 획득하는 데 워핑이 이용될 수 있다.In step S1440, the
S1450 단계에서, 영상 복호화 장치(600)는 복수의 예비 예측 영상에 복수의 제 2 가중치 데이터를 적용하여 복수의 변형된 예측 영상을 획득한다. In step S1450, the
일 실시예에서, 영상 복호화 장치(600)는 복수의 예비 예측 영상의 샘플 값들 각각에 복수의 제 2 가중치 데이터의 샘플 값들 각각을 곱하여 복수의 변형된 예측 영상을 획득할 수 있다.In an embodiment, the
S1460 단계에서, 영상 복호화 장치(600)는 복수의 변형된 예측 영상을 결합하여 최종 예측 영상을 획득한다. In step S1460, the
일 실시예에서, 영상 복호화 장치(600)는 복수의 변형된 예측 영상에 포함된 동일 위치의 샘플 값들을 더하여 최종 예측 영상을 획득할 수 있다.In an embodiment, the
S1470 단계에서, 영상 복호화 장치(600)는 최종 예측 영상과 현재 잔차 영상을 결합하여 현재 영상에 대응하는 현재 복원 영상을 획득할 수 있다. In step S1470, the
일 실시예에서, 영상 복호화 장치(600)는 최종 예측 영상의 샘플 값들 각각에 현재 잔차 영상의 샘플 값들 각각을 더하여 현재 복원 영상을 획득할 수 있다.In an embodiment, the
도 15는 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법의 순서도이다.15 is a flowchart of an image decoding method according to an embodiment.
도 15를 참조하면, S1510 단계에서, 영상 복호화 장치(600)는 비트스트림으로부터 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득한다.Referring to FIG. 15 , in step S1510, the
일 실시예에서, 영상 복호화 장치(600)는 비트스트림에 포함된 비트들에 대해 엔트로피 복호화, 역양자화 및/또는 역변환을 수행하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득할 수 있다.In an embodiment, the
일 실시예에서, 영상 복호화 장치(600)는 비트스트림으로부터 가중치 데이터의 특징 데이터를 더 획득할 수 있다.In one embodiment, the
S1520 단계에서, 영상 복호화 장치(600)는 신경망 기반의 옵티컬 플로우 디코더(450)에 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 적용하여 복수의 현재 옵티컬 플로우, 제 1 가중치 데이터 및 복수의 제 2 가중치 데이터를 획득한다. In step S1520, the
일 실시예에서, 영상 복호화 장치(600)는 가중치 데이터의 특징 데이터를 적어도 하나의 가중치 디코더(634)에 적용하여 제 1 가중치 데이터와 복수의 제 2 가중치 데이터를 획득할 수 있다.In one embodiment, the
S1530 단계에서, 영상 복호화 장치(600)는 신경망 기반의 잔차 디코더(470)에 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 적용하여 현재 잔차 영상을 획득한다.In step S1530, the
S1540 단계에서, 영상 복호화 장치(600)는 복수의 현재 옵티컬 플로우를 기초로 이전 복원 영상으로부터 복수의 예비 예측 영상을 획득한다. 복수의 예비 예측 영상을 획득하는데 워핑이 이용될 수 있다.In step S1540, the
S1550 단계에서, 영상 복호화 장치(600)는 복수의 예비 예측 영상에 복수의 제 2 가중치 데이터를 적용하여 복수의 변형된 예측 영상을 획득한다. In step S1550, the
일 실시예에서, 영상 복호화 장치(600)는 복수의 예비 예측 영상의 샘플 값들 각각에 복수의 제 2 가중치 데이터의 샘플 값들 각각을 곱하여 복수의 변형된 예측 영상을 획득할 수 있다.In an embodiment, the
S1560 단계에서, 영상 복호화 장치(600)는 복수의 변형된 예측 영상을 결합하여 중간 예측 영상을 획득한다.In step S1560, the
일 실시예에서, 영상 복호화 장치(600)는 복수의 변형된 예측 영상의 동일 위치의 샘플 값들을 더하여 중간 예측 영상을 획득할 수 있다.In an embodiment, the
S1570 단계에서, 영상 복호화 장치(600)는 중간 예측 영상에 제 1 가중치 데이터를 적용하여 최종 예측 영상을 획득한다.In step S1570, the
일 실시예에서, 영상 복호화 장치(600)는 중간 예측 영상의 샘플 값들 각각에 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들 각각을 곱하여 최종 예측 영상을 획득할 수 있다.In an embodiment, the
S1580 단계에서, 영상 복호화 장치(600)는 최종 예측 영상과 현재 잔차 영상을 결합하여 현재 영상에 대응하는 현재 복원 영상을 획득할 수 있다. In step S1580, the
일 실시예에서, 영상 복호화 장치(600)는 최종 예측 영상의 샘플 값들 각각에 현재 잔차 영상의 샘플 값들 각각을 더하여 현재 복원 영상을 획득할 수 있다.In an embodiment, the
이하에서는, 도 16 내지 도 22를 참조하여 영상 부호화 장치의 동작에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation of the video encoding apparatus will be described with reference to FIGS. 16 to 22 .
도 16은 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(1600)의 구성을 도시하는 도면이다.16 is a diagram illustrating a configuration of an
도 16을 참조하면, 영상 부호화 장치(1600)는 예측 부호화부(1610), 생성부(1620), 획득부(1630) 및 예측 복호화부(1640)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 16 , an
예측 부호화부(1610), 생성부(1620), 획득부(1630) 및 예측 복호화부(1640)는 프로세서로 구현될 수 있다. 예측 부호화부(1610), 생성부(1620), 획득부(1630) 및 예측 복호화부(1640)는 메모리(미도시)에 저장된 인스트럭션에 따라 동작할 수 있다.The
도 16은 예측 부호화부(1610), 생성부(1620), 획득부(1630) 및 예측 복호화부(1640)를 개별적으로 도시하고 있으나, 예측 부호화부(1610), 생성부(1620), 획득부(1630) 및 예측 복호화부(1640)는 하나의 프로세서를 통해 구현될 수 있다. 이 경우, 예측 부호화부(1610), 생성부(1620), 획득부(1630) 및 예측 복호화부(1640)는 전용 프로세서로 구현되거나, AP(application processor), CPU(central processing unit) 또는 GPU(graphic processing unit)와 같은 범용 프로세서와 소프트웨어의 조합을 통해 구현될 수도 있다. 또한, 전용 프로세서의 경우, 본 개시의 실시예를 구현하기 위한 메모리를 포함하거나, 외부 메모리를 이용하기 위한 메모리 처리부를 포함할 수 있다. 16 shows the
예측 부호화부(1610), 생성부(1620), 획득부(1630) 및 예측 복호화부(1640)는 복수의 프로세서로 구성될 수도 있다. 이 경우, 예측 부호화부(1610), 생성부(1620), 획득부(1630) 및 예측 복호화부(1640)는 전용 프로세서들의 조합으로 구현되거나, AP, CPU 또는 GPU와 같은 다수의 범용 프로세서들과 소프트웨어의 조합을 통해 구현될 수도 있다.The
예측 부호화부(1610)는 현재 영상과 이전 복원 영상을 이용하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득할 수 있다.The
예측 부호화부(1610)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터의 획득을 위해 신경망 기반의 옵티컬 플로우 인코더(410)와 잔차 인코더(430)를 이용할 수 있다. 예측 부호화부(1610)의 동작에 대해서는 도 17 및 도 18을 참조하여 상세히 설명한다.The
예측 부호화부(1610)에 의해 획득된 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터는 생성부(1620)로 전달될 수 있다.Feature data of the current optical flow and feature data of the current residual image acquired by the
생성부(1620)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 포함하는 비트스트림을 생성할 수 있다. The
일 실시예에서, 생성부(1620)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터에 대응하는 제 1 비트스트림, 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터에 대응하는 제 2 비트스트림을 생성할 수도 있다.In an embodiment, the
비트스트림은 네트워크를 통해 영상 복호화 장치(600)로부터 전송될 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 비트스트림은 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium) 등을 포함하는 데이터 저장 매체에 기록될 수도 있다.The bitstream may be transmitted from the
획득부(1630)는 생성부(1620)에 의해 생성된 비트스트림으로부터 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득할 수 있다.The
일 실시예에서, 획득부(1630)는 예측 부호화부(1610)로부터 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 수신할 수도 있다.In an embodiment, the
현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터는 예측 복호화부(1640)로 전달될 수 있다. Feature data of the current optical flow and feature data of the current residual image may be transferred to the
예측 복호화부(1640)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 이용하여 현재 복원 영상을 획득할 수 있다. The
예측 복호화부(1640)에 의해 획득된 현재 복원 영상은 다음 영상의 부호화 과정에서 이용될 수 있다.The current reconstructed image obtained by the
획득부(1630) 및 예측 복호화부(1640)의 구성 및 동작은 영상 복호화 장치(600)의 획득부(610) 및 예측 복호화부(630)와 동일할 수 있다. Configurations and operations of the
예를 들어, 획득부(1630)의 구성 및 동작은 도 7에 도시된 획득부(610)와 동일하고, 예측 복호화부(1640)의 구성 및 동작은 앞서 도 8 내지 도 12에 도시된 예측 복호화부들(630, 630-1, 630-2, 630-3, 630-4) 중 어느 하나와 동일할 수 있다.For example, the configuration and operation of the
도 17은 일 실시예에 따른 예측 부호화부(1610)의 구성을 도시하는 도면이다.17 is a diagram showing the configuration of a
도 17을 참조하면, 예측 부호화부(1610)는 옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430) 및 차감부(1611)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 17 , a
옵티컬 플로우 인코더(410) 및 잔차 인코더(430)는 적어도 하나의 레이어(예를 들어, 컨볼루션 레이어)를 포함하는 신경망으로 구현될 수 있다. The
옵티컬 플로우 인코더(410) 및 잔차 인코더(430)는 메모리에 저장될 수 있다. 옵티컬 플로우 인코더(410) 및 잔차 인코더(430)는 AI를 위한 적어도 하나의 전용 프로세서로 구현될 수도 있다.The
현재 영상 및 이전 복원 영상은 옵티컬 플로우 인코더(410)로 입력될 수 있다. 옵티컬 플로우 인코더(410)는 훈련을 통해 설정된 파라미터에 따라 현재 영상과 이전 복원 영상을 처리하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 획득할 수 있다. 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터는 생성부(1620)로 전달될 수 있다.The current image and the previous reconstructed image may be input to the
현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터에 기초하여 이전 복원 영상으로부터 생성된 최종 예측 영상은 현재 영상과 함께 차감부(1611)로 입력될 수 있다. 최종 예측 영상은 예측 복호화부(1640)에 의해 생성되어 예측 부호화부(1610)로 전달될 수 있다. 예측 복호화부(1640)가 최종 예측 영상을 생성하는 과정에 대해 도 8 내지 도 12를 참조하여 설명하였으므로 여기서는 그 설명을 생략한다. A final predicted image generated from a previous reconstructed image based on feature data of the current optical flow may be input to the
차감부(1611)는 현재 영상과 최종 예측 영상 사이의 차이에 해당하는 현재 잔차 영상을 획득할 수 있다. The
일 실시예에서, 차감부(1611)는 현재 영상의 샘플 값들로부터 최종 예측 영상의 샘플 값들을 차감하여 현재 잔차 영상을 획득할 수 있다.In an embodiment, the
현재 잔차 영상은 잔차 인코더(430)로 입력될 수 있다. 잔차 인코더(430)는 훈련을 통해 설정된 파라미터에 따라 현재 잔차 영상을 처리하여 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득할 수 있다. 현재 잔차 영상의 특징 데이터는 생성부(1620)로 전달될 수 있다.The current residual image may be input to the
도 17에 도시된 예측 부호화부(1610)에 따르면, 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 포함하는 비트스트림이 생성되므로, 영상 복호화 장치(600)는 도 8, 도 9, 도 11 및 도 12에 도시된 예측 복호화부들(630, 630-1, 630-3, 630-4) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.According to the
도 18은 일 실시예에 따른 예측 부호화부(1610-1)의 구성을 도시하는 도면이다.18 is a diagram showing the configuration of a predictive encoder 1610-1 according to an embodiment.
도 18을 참조하면, 예측 부호화부(1610-1)는 옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430), 가중치 인코더(1612) 및 차감부(1611)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 18 , a prediction encoder 1610-1 may include an
옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430) 및 가중치 인코더(1612)는 적어도 하나의 레이어(예를 들어, 컨볼루션 레이어)를 포함하는 신경망으로 구현될 수 있다. The
옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430) 및 가중치 인코더(1612)는 메모리에 저장될 수 있다. 옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430) 및 가중치 인코더(1612)는 AI를 위한 적어도 하나의 전용 프로세서로 구현될 수도 있다.
현재 영상 및 이전 복원 영상은 옵티컬 플로우 인코더(410)로 입력될 수 있다. 옵티컬 플로우 인코더(410)는 훈련을 통해 설정된 파라미터에 따라 현재 영상과 이전 복원 영상을 처리하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 획득할 수 있다. 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터는 생성부(1620)로 전달될 수 있다.The current image and the previous reconstructed image may be input to the
현재 영상 및 이전 복원 영상은 가중치 인코더(1612)로 입력될 수 있다. 가중치 인코더(1612)는 훈련을 통해 설정된 파라미터에 따라 현재 영상과 이전 복원 영상을 처리하여 가중치 데이터의 특징 데이터를 획득할 수 있다. 가중치 데이터의 특징 데이터는 생성부(1620)로 전달될 수 있다.The current image and the previous reconstructed image may be input to the
현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 가중치 데이터의 특징 데이터에 기초하여 이전 복원 영상으로부터 생성된 최종 예측 영상은 현재 영상과 함께 차감부(1611)로 입력될 수 있다. 최종 예측 영상은 예측 복호화부(1640)에 의해 생성되어 예측 부호화부(1610)로 전달될 수 있다. A final predicted image generated from a previous reconstructed image based on the feature data of the current optical flow and the feature data of the weight data may be input to the
차감부(1611)는 현재 영상과 최종 예측 영상 사이의 차이에 해당하는 현재 잔차 영상을 획득할 수 있다. 일 실시예에서, 차감부(1611)는 현재 영상의 샘플 값들로부터 최종 예측 영상의 샘플 값들을 차감하여 현재 잔차 영상을 획득할 수 있다.The
현재 잔차 영상은 잔차 인코더(430)로 입력될 수 있다. 잔차 인코더(430)는 훈련을 통해 설정된 파라미터에 따라 현재 잔차 영상을 처리하여 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득할 수 있다. 현재 잔차 영상의 특징 데이터는 생성부(1620)로 전달될 수 있다.The current residual image may be input to the
도 18에 도시된 예측 부호화부(1610-1)에 따르면, 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터, 현재 잔차 영상의 특징 데이터 및 가중치 데이터의 특징 데이터를 포함하는 비트스트림이 생성되므로, 영상 복호화 장치(600)는 최종 예측 영상을 생성하기 위해 가중치 데이터의 특징 데이터를 필요로 하는 예측 복호화부(630), 예를 들어, 도 10에 도시된 예측 복호화부(630-2)를 포함할 수 있다.According to the predictive encoder 1610-1 shown in FIG. 18, since a bitstream including feature data of the current optical flow, feature data of the current residual image, and feature data of weight data is generated, the
전술한 바와 같이, 영상 복호화 장치(600)의 예측 복호화부(630)는 가중치 데이터의 특징 데이터를 이용하여 제 1 가중치 데이터 및/또는 복수의 제 2 가중치 데이터를 획득할 수 있다.As described above, the
도 19는 일 실시예에 따른 생성부(1620)의 구성을 도시하는 도면이다.19 is a diagram illustrating a configuration of a
도 19를 참조하면, 생성부(1620)는 양자화부(1621) 및 엔트로피 부호화부(1623)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 19 , a
양자화부(1621)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 양자화할 수 있다. The
엔트로피 부호화부(1623)는 현재 옵티컬 플로우의 양자화된 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 양자화된 특징 데이터를 엔트로피 코딩하여 비트스트림을 생성할 수 있다.The
일 실시예에서, 생성부(1620)는 변환부를 더 포함할 수 있다. 변환부는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 공간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하여 양자화부(1621)로 제공할 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 생성부(1620)는 양자화부(1621)를 포함하지 않을 수도 있다. 즉, 엔트로피 부호화부(1623)에 의한 처리를 통해 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 포함하는 비트스트림이 획득될 수 있다.In one embodiment, the
또한, 일 실시예에서, 생성부(1620)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터에 대해 이진화를 수행하여 비트스트림을 생성할 수도 있다. 즉, 생성부(1620)가 이진화만을 수행하는 경우, 양자화부(1621), 엔트로피 부호화부(1623)는 생성부(1620)에 포함되지 않을 수 있다.Also, in an embodiment, the
일 실시예에서, 생성부(1620)는 예측 부호화부(1610-1)로부터 전달된 가중치 데이터의 특징 데이터에 대해 변환, 양자화 또는 엔트로피 부호화 중 적어도 하나를 적용하여 가중치 데이터의 특징 데이터를 포함하는 비트스트림을 생성할 수 있다.In one embodiment, the
도 20은 일 실시예에 영상 부호화 방법의 순서도이다.20 is a flowchart of an image encoding method according to an embodiment.
도 20을 참조하면, S2010 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 현재 영상과 이전 복원 영상을 옵티컬 플로우 인코더(410)에 적용하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 획득한다.Referring to FIG. 20 , in step S2010, the
일 실시예에서, 영상 부호화 장치(1600)는 현재 영상과 이전 복원 영상을 가중치 인코더(1612)에 적용하여 가중치 데이터의 특징 데이터를 획득할 수 있다.In an embodiment, the
S2020 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 옵티컬 플로우 디코더(450)에 적용하여 현재 옵티컬 플로우와 제 1 가중치 데이터를 획득한다.In step S2020, the
일 실시예에서, 영상 부호화 장치(1600)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 옵티컬 플로우 디코더(450)에 적용하여 현재 옵티컬 플로우를 획득하고, 가중치 데이터의 특징 데이터를 가중치 디코더(634)에 적용하여 제 1 가중치 데이터를 획득할 수 있다.In one embodiment, the
S2030 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 현재 옵티컬 플로우를 기초로 이전 복원 영상으로부터 예비 예측 영상을 획득한다. 예비 예측 영상을 획득하는 데 워핑이 이용될 수 있다.In step S2030, the
S2040 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 예비 예측 영상에 제 1 가중치 데이터를 적용하여 최종 예측 영상을 획득한다. In step S2040, the
일 실시예에서, 영상 부호화 장치(1600)는 예비 예측 영상의 샘플 값들 각각에 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들 각각을 곱하여 최종 예측 영상을 획득할 수 있다.In an embodiment, the
S2050 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 최종 예측 영상과 현재 영상을 이용하여 현재 잔차 영상을 획득한다. In step S2050, the
일 실시예에서, 영상 부호화 장치(1600)는 현재 영상의 샘플 값들 각각으로부터 최종 예측 영상의 샘플 값들 각각을 차감하여 현재 잔차 영상을 획득할 수 있다.In an embodiment, the
S2060 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 현재 잔차 영상을 잔차 인코더(430)에 적용하여 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득한다.In step S2060, the
S2070 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 포함하는 비트스트림을 생성한다. 일 실시예에서, 비트스트림은 가중치 데이터의 특징 데이터를 더 포함할 수 있다.In step S2070, the
일 실시예에서, 영상 부호화 장치(1600)는 비트스트림의 생성을 위해 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터에 대해 변환, 양자화 또는 엔트로피 부호화 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.In an embodiment, the
도 20을 참조하여 설명한 과정들은 도 17 및 도 18에 도시된 예측 부호화부들(1610, 1610-1) 중 어느 하나와, 도 8, 도 9 및 도 10에 도시된 예측 복호화부들(630, 630-1, 630-2) 중 어느 하나를 예측 복호화부(1640)로 포함하는 영상 부호화 장치(1600)에 의해 수행될 수 있다.The process described with reference to FIG. 20 involves using any one of the
도 21은 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법의 순서도이다.21 is a flowchart of an image encoding method according to an embodiment.
도 21을 참조하면, S2110 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 현재 영상과 이전 복원 영상을 옵티컬 플로우 인코더(410)에 적용하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 획득한다.Referring to FIG. 21 , in step S2110, the
일 실시예에서, 영상 부호화 장치(1600)는 현재 영상과 이전 복원 영상을 가중치 인코더(1612)에 적용하여 가중치 데이터의 특징 데이터를 획득할 수 있다.In an embodiment, the
S2120 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 옵티컬 플로우 디코더(450)에 적용하여 복수의 현재 옵티컬 플로우와 복수의 제 2 가중치 데이터를 획득한다.In step S2120, the
일 실시예에서, 영상 부호화 장치(1600)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 옵티컬 플로우 디코더(450)에 적용하여 복수의 현재 옵티컬 플로우를 획득하고, 가중치 데이터의 특징 데이터를 가중치 디코더(634)에 적용하여 복수의 제 2 가중치 데이터를 획득할 수 있다.In one embodiment, the
S2130 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 복수의 현재 옵티컬 플로우를 기초로 이전 복원 영상으로부터 복수의 예비 예측 영상을 획득한다. 복수의 예비 예측 영상을 획득하는 데 워핑이 이용될 수 있다.In step S2130, the
S2140 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 복수의 예비 예측 영상에 복수의 제 2 가중치 데이터를 적용하여 복수의 변형된 예측 영상을 획득한다. In step S2140, the
일 실시예에서, 영상 부호화 장치(1600)는 복수의 예비 예측 영상의 샘플 값들 각각에 복수의 제 2 가중치 데이터의 샘플 값들 각각을 곱하여 복수의 변형된 예측 영상을 획득할 수 있다.In an embodiment, the
S2150 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 복수의 변형된 예측 영상을 결합하여 최종 예측 영상을 획득한다.In step S2150, the
일 실시예에서, 영상 부호화 장치(1600)는 복수의 변형된 예측 영상의 동일한 위치의 샘플 값들을 합하여 최종 예측 영상을 획득할 수 있다.In an embodiment, the
S2160 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 최종 예측 영상과 현재 영상을 이용하여 현재 잔차 영상을 획득한다. In step S2160, the
일 실시예에서, 영상 부호화 장치(1600)는 현재 영상의 샘플 값들 각각으로부터 최종 예측 영상의 샘플 값들 각각을 차감하여 현재 잔차 영상을 획득할 수 있다.In an embodiment, the
S2170 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 현재 잔차 영상을 잔차 인코더(430)에 적용하여 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득한다.In step S2170, the
S2180 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 포함하는 비트스트림을 생성한다. In step S2180, the
일 실시예에서, 비트스트림은 가중치 데이터의 특징 데이터를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the bitstream may further include feature data of weight data.
일 실시예에서, 영상 부호화 장치(1600)는 비트스트림의 생성을 위해 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터에 대해 변환, 양자화 또는 엔트로피 부호화 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.In an embodiment, the
도 21을 참조하여 설명한 과정들은 도 17 및 도 18에 도시된 예측 부호화부들(1610, 1610-1) 중 어느 하나와, 도 11에 도시된 예측 복호화부(630-3)를 예측 복호화부(1640)로 포함하는 영상 부호화 장치(1600)에 의해 수행될 수 있다.In the process described with reference to FIG. 21, one of the
도 22는 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법의 순서도이다.22 is a flowchart of an image encoding method according to an embodiment.
도 22를 참조하면, S2210 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 현재 영상과 이전 복원 영상을 옵티컬 플로우 인코더(410)에 적용하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 획득한다.Referring to FIG. 22 , in step S2210, the
일 실시예에서, 영상 부호화 장치(1600)는 현재 영상과 이전 복원 영상을 가중치 인코더(1612)에 적용하여 가중치 데이터의 특징 데이터를 획득할 수 있다.In an embodiment, the
S2220 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 옵티컬 플로우 디코더(450)에 적용하여 복수의 현재 옵티컬 플로우, 제 1 가중치 데이터 및 복수의 제 2 가중치 데이터를 획득한다.In step S2220, the
일 실시예에서, 영상 부호화 장치(1600)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 옵티컬 플로우 디코더(450)에 적용하여 복수의 현재 옵티컬 플로우를 획득하고, 가중치 데이터의 특징 데이터를 가중치 디코더(634)에 적용하여 제 1 가중치 데이터와 복수의 제 2 가중치 데이터를 획득할 수 있다.In one embodiment, the
S2230 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 복수의 현재 옵티컬 플로우를 기초로 이전 복원 영상으로부터 복수의 예비 예측 영상을 획득한다. 복수의 예비 예측 영상을 획득하는 데 워핑이 이용될 수 있다.In step S2230, the
S2240 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 복수의 예비 예측 영상에 복수의 제 2 가중치 데이터를 적용하여 복수의 변형된 예측 영상을 획득한다. In step S2240, the
일 실시예에서, 영상 부호화 장치(1600)는 복수의 예비 예측 영상의 샘플 값들 각각에 복수의 제 2 가중치 데이터의 샘플 값들 각각을 곱하여 복수의 변형된 예측 영상을 획득할 수 있다.In an embodiment, the
S2250 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 복수의 변형된 예측 영상을 결합하여 중간 예측 영상을 획득한다.In step S2250, the
일 실시예에서, 영상 부호화 장치(1600)는 복수의 변형된 예측 영상의 동일한 위치의 샘플 값들을 합하여 중간 예측 영상을 획득할 수 있다.In an embodiment, the
S2260 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 중간 예측 영상에 제 1 가중치 데이터를 적용하여 최종 예측 영상을 획득한다.In step S2260, the
일 실시예에서, 영상 부호화 장치(1600)는 중간 예측 영상의 샘플 값들 각각에 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들 각각을 곱하여 최종 예측 영상을 획득할 수 있다.In an embodiment, the
S2270 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 최종 예측 영상과 현재 영상을 이용하여 현재 잔차 영상을 획득한다. In step S2270, the
일 실시예에서, 영상 부호화 장치(1600)는 현재 영상의 샘플 값들 각각으로부터 최종 예측 영상의 샘플 값들 각각을 차감하여 현재 잔차 영상을 획득할 수 있다.In an embodiment, the
S2280 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 현재 잔차 영상을 잔차 인코더(430)에 적용하여 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득한다.In step S2280, the
S2290 단계에서, 영상 부호화 장치(1600)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 포함하는 비트스트림을 생성한다. In step S2290, the
일 실시예에서, 비트스트림은 가중치 데이터의 특징 데이터를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the bitstream may further include feature data of weight data.
일 실시예에서, 영상 부호화 장치(1600)는 비트스트림의 생성을 위해 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터에 대해 변환, 양자화 또는 엔트로피 부호화 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.In an embodiment, the
도 22를 참조하여 설명한 과정들은 도 17 및 도 18에 도시된 예측 부호화부들(1610, 1610-1) 중 어느 하나와, 도 12에 도시된 예측 복호화부(630-4)를 예측 복호화부(1640)로 포함하는 영상 부호화 장치(1600)에 의해 수행될 수 있다.In the process described with reference to FIG. 22, one of the
전술한, 옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430), 옵티컬 플로우 디코더(450), 잔차 디코더(470), 가중치 인코더(1612) 또는 가중치 디코더(634) 중 적어도 하나는 컨볼루션 레이어를 포함할 수 있다. At least one of the aforementioned
옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430), 옵티컬 플로우 디코더(450), 잔차 디코더(470), 가중치 인코더(1612) 또는 가중치 디코더(634) 중 적어도 하나가 가질 수 있는 구조에 대해 도 23을 참조하여 설명한다.23 for a structure that at least one of the
도 23은 일 실시예에 따른 신경망(2300)의 구조를 예시하는 도면이다.23 is a diagram illustrating the structure of a
도 23에 도시된 바와 같이, 입력 데이터(2305)는 제 1 컨볼루션 레이어(2310)로 입력된다. 여기서, 입력 데이터(2305)는 신경망(2300)이 옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430), 옵티컬 플로우 디코더(450), 잔차 디코더(470), 가중치 인코더(1612) 및 가중치 디코더(634) 중 어느 것인지 따라 달라진다.As shown in FIG. 23 ,
일 실시예에서, 신경망(2300)이 옵티컬 플로우 인코더(410)인 경우, 입력 데이터(2305)는 현재 영상과 이전 복원 영상이고, 신경망(2300)이 잔차 디코더(470)인 경우, 입력 데이터(2305)는 현재 잔차 영상의 특징 데이터일 수 있다.In one embodiment, when the
도 23에 도시된 제 1 컨볼루션 레이어(2310)에 표시된 3X3X4는 3x3의 크기의 4개의 필터 커널을 이용하여 1개의 입력 데이터(2305)에 대해 컨볼루션 처리를 하는 것을 예시한다. 컨볼루션 처리 결과 4개의 필터 커널에 의해 4개의 특징 맵이 생성된다. 3X3X4 displayed in the
제 1 컨볼루션 레이어(2310)에 의해 생성된 특징 맵들은 입력 데이터(2305)의 고유한 특성들을 나타낸다. 예를 들어, 각 특징 맵은 입력 데이터(2305)의 수직 방향 특성, 수평 방향 특성 또는 에지 특성 등을 나타낼 수 있다.Feature maps generated by the first
도 24를 참조하여, 제 1 컨볼루션 레이어(2310)에서의 컨볼루션 연산에 대해 상세히 설명한다.Referring to FIG. 24 , the convolution operation in the
제 1 컨볼루션 레이어(2310)에서 이용되는 3X3의 크기를 갖는 필터 커널(2430)의 파라미터들과 그에 대응하는 입력 데이터(2305) 내 샘플 값들 사이의 곱 연산 및 덧셈 연산을 통해 하나의 특징 맵(2450)이 생성될 수 있다. 제 1 컨볼루션 레이어(2310)에서는 4개의 필터 커널이 이용되므로, 4개의 필터 커널을 이용한 컨볼루션 연산 과정을 통해 4개의 특징 맵이 생성될 수 있다.One feature map ( 2450) can be created. Since four filter kernels are used in the
도 24에서 입력 데이터(2305)에 표시된 I1 내지 I49는 입력 데이터(2305)의 샘플들을 나타내고, 필터 커널(2430)에 표시된 F1 내지 F9는 필터 커널(2430)의 샘플(파라미터로 참조될 수도 있다)들을 나타낸다. 또한, 특징 맵(2450)에 표시된 M1 내지 M9는 특징 맵의 샘플들을 나타낸다. In FIG. 24, I1 to I49 indicated in the
컨볼루션 연산 과정에서, 입력 데이터(2305)의 I1, I2, I3, I8, I9, I10, I15, I16, I17의 샘플 값들 각각과 필터 커널(2430)의 F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8 및 F9 각각의 곱 연산이 수행되고, 곱 연산의 결과 값들을 조합(예를 들어, 덧셈 연산)한 값이 특징 맵(2450)의 M1의 값으로 할당될 수 있다. 컨볼루션 연산의 스트라이드(stride)가 2라면, 입력 데이터(2305)의 I3, I4, I5, I10, I11, I12, I17, I18, I19의 샘플 값들 각각과 필터 커널(2430)의 F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8 및 F9 각각의 곱 연산이 수행되고, 곱 연산의 결과 값들을 조합한 값이 특징 맵(2450)의 M2의 값으로 할당될 수 있다.In the convolution operation process, sample values of I1, I2, I3, I8, I9, I10, I15, I16, and I17 of the
필터 커널(2430)이 입력 데이터(2305)의 마지막 샘플에 도달할 때까지 스트라이드에 따라 이동하는 동안 입력 데이터(2305) 내 샘플 값들과 필터 커널(2430)의 샘플들 사이의 컨볼루션 연산이 수행됨으로써, 소정 크기를 갖는 특징 맵(2450)이 획득될 수 있다.While the
본 개시에 따르면, 신경망(2300)에 대한 훈련을 통해 신경망(2300)의 파라미터들, 예를 들어, 신경망(2300)의 컨볼루션 레이어들에서 이용되는 필터 커널(2430)의 샘플들(예를 들어, 필터 커널의 F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8 및 F9)의 값이 최적화될 수 있다. According to the present disclosure, parameters of the
신경망(2300)에 포함된 컨볼루션 레이어들은 도 24와 관련하여 설명한 컨볼루션 연산 과정에 따른 처리를 할 수 있으나, 도 24에서 설명한 컨볼루션 연산 과정은 하나의 예시일 뿐이며, 이에 한정되는 것은 아니다.The convolution layers included in the
다시 도 23을 참조하면, 제 1 컨볼루션 레이어(2310)의 특징 맵들은 제 1 활성화 레이어(2320)로 입력된다. Referring back to FIG. 23 , feature maps of the
제 1 활성화 레이어(2320)는 각각의 특징 맵에 대해 비선형(Non-linear) 특성을 부여할 수 있다. 제 1 활성화 레이어(2320)는 시그모이드 함수(sigmoid function), Tanh 함수, ReLU(Rectified Linear Unit) 함수 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
제 1 활성화 레이어(2320)에서 비선형 특성을 부여하는 것은, 특징 맵들의 일부 샘플 값을 변경하여 출력하는 것을 의미한다. 이때, 변경은 비선형 특성을 적용하여 수행된다.Giving nonlinear characteristics in the
제 1 활성화 레이어(2320)는 특징 맵의 샘플 값들을 제 2 컨볼루션 레이어(2330)로 전달할지 여부를 결정한다. 예를 들어, 특징 맵의 샘플 값들 중 어떤 샘플 값들은 제 1 활성화 레이어(2320)에 의해 활성화되어 제 2 컨볼루션 레이어(2330)로 전달되고, 어떤 샘플 값들은 제 1 활성화 레이어(2320)에 의해 비활성화되어 제 2 컨볼루션 레이어(2330)로 전달되지 않는다. 특징 맵들이 나타내는 입력 데이터(2305)의 고유 특성이 제 1 활성화 레이어(2320)에 의해 강조될 수 있다.The
제 1 활성화 레이어(2320)에서 출력된 특징 맵들(2325)은 제 2 컨볼루션 레이어(2330)로 입력된다. 도 23에 도시된 특징 맵들(2325) 중 어느 하나는 도 24와 관련하여 설명한 특징 맵(2450)이 제 1 활성화 레이어(2320)에서 처리된 결과일 수 있다. The feature maps 2325 output from the
제 2 컨볼루션 레이어(2330)에 표시된 3X3X4는 3x3의 크기의 4개의 필터 커널을 이용하여 입력된 특징 맵들에 대해 컨볼루션 처리하는 것을 예시한다. 제 2 컨볼루션 레이어(2330)의 출력은 제 2 활성화 레이어(2340)로 입력된다. 제 2 활성화 레이어(2340)는 입력된 특징 맵들에 대해 비선형 특성을 부여할 수 있다.3X3X4 displayed on the
제 2 활성화 레이어(2340)에서 출력된 특징 맵들(2345)은 제 3 컨볼루션 레이어(2350)로 입력된다. 제 3 컨볼루션 레이어(2350)에 표시된 3X3X1은 3x3의 크기의 1개의 필터 커널을 이용하여 1개의 출력 데이터(2355)를 만들기 위해 컨볼루션 처리를 하는 것을 예시한다. The feature maps 2345 output from the
출력 데이터(2355)는 신경망(2300)이 옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430), 옵티컬 플로우 디코더(450), 잔차 디코더(470), 가중치 인코더(1612) 및 가중치 디코더(634) 중 어느 것인지 따라 달라진다. The
일 예로, 신경망(2300)이 잔차 인코더(430)인 경우, 출력 데이터(2355)는 현재 잔차 영상의 특징 데이터이고, 신경망(2300)이 옵티컬 플로우 인코더(410)인 경우, 출력 데이터(2355)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터일 수 있다. For example, when the
일 실시예에서, 제 3 컨볼루션 레이어(2350)에서 이용되는 필터 커널의 개수의 조절을 통해 출력 데이터(2355)의 개수가 조절될 수 있다. 예를 들어, 신경망(2300)이 옵티컬 플로우 디코더(450)이고, 제 3 컨볼루션 레이어(2350)에서 이용되는 필터 커널의 개수가 2개라면, 출력 데이터(2355)는 현재 옵티컬 플로우와 제 1 가중치 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 신경망(2300)이 옵티컬 플로우 디코더(450)이고, 제 3 컨볼루션 레이어(2350)에서 이용되는 필터 커널의 개수가 10개라면, 출력 데이터(2355)는 5개의 현재 옵티컬 플로우와 5개의 제 2 가중치 데이터를 포함할 수 있다.In one embodiment, the number of
즉, 신경망(2300)이 옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430), 옵티컬 플로우 디코더(450), 잔차 디코더(470), 가중치 인코더(1612) 및 가중치 디코더(634) 중 어느 것에 해당하더라도 제 3 컨볼루션 레이어(2350)에서 이용되는 필터 커널의 개수의 조절을 통해 출력 데이터(2355)의 개수가 조절될 수 있다.That is, even if the
도 23은 신경망(2300)이 세 개의 컨볼루션 레이어(2310, 2330, 2350)와 두 개의 활성화 레이어(2320, 2340)를 포함하고 있는 것으로 도시하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 일 실시예에서, 신경망(2300)에 포함된 컨볼루션 레이어 및 활성화 레이어의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 23 shows that the
또한, 일 실시예에서, 신경망(2300)은 RNN(recurrent neural network)을 통해 구현될 수도 있다. 이 경우는 신경망(2300)의 CNN 구조를 RNN 구조로 변경하는 것을 의미한다.Also, in one embodiment, the
일 실시예에서, 영상 복호화 장치(600) 및 영상 부호화 장치(1600)는 전술한 컨볼루션 연산 및 활성화 레이어의 연산을 위한 적어도 하나의 ALU(Arithmetic logic unit)를 포함할 수 있다. In an embodiment, the
ALU는 프로세서로 구현될 수 있다. 컨볼루션 연산을 위해, ALU는 입력 데이터(2305) 또는 이전 레이어에서 출력된 특징 맵의 샘플 값들과 필터 커널의 샘플 값들 사이의 곱 연산을 수행하는 곱셈기 및 곱셈의 결과 값들을 더하는 가산기를 포함할 수 있다. An ALU may be implemented as a processor. For the convolution operation, the ALU may include a multiplier that performs a multiplication operation between the sample values of the feature map output from the
활성화 레이어의 연산을 위해, ALU는 미리 결정된 시그모이드 함수, Tanh 함수 또는 ReLU 함수 등에서 이용되는 가중치를 입력된 샘플 값에 곱하는 곱셈기, 및 곱한 결과와 소정 값을 비교하여 입력된 샘플 값을 다음 레이어로 전달할지를 판단하는 비교기를 포함할 수 있다.For the operation of the activation layer, the ALU is a multiplier that multiplies the input sample value with a weight used in a predetermined sigmoid function, Tanh function, or ReLU function, and compares the multiplication result with a predetermined value to transfer the input sample value to the next layer. It may include a comparator for determining whether to transfer to .
이하에서는, 도 25 및 도 26을 참조하여, 영상의 부호화 및 복호화 과정에서 이용되는 신경망(2300)들의 훈련 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 25 and 26, a method for training the
도 25는 옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430), 옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)의 훈련 방법을 설명하기 위한 도면이다.25 is a diagram for explaining a training method of the
도 25에는 가중치 인코더(1612)와 가중치 디코더(634)가 도시되어 있지 않은데, 가중치 인코더(1612)와 가중치 디코더(634)도 옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430), 옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)와 함께 훈련될 수 있다.Although the
일 실시예에서, 도 25에는 옵티컬 플로우 디코더(450)로부터 가중치 데이터(t)가 출력되는 것으로 도시하고 있는데, 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)가 가중치 디코더(634)에 의해 처리되고, 가중치 디코더(634)로부터 가중치 데이터(t)가 출력되는 경우, 가중치 디코더(634)도 도 25를 참조하여 설명할 훈련 방법에 따라 훈련될 수 있다.25 shows that weight data t is output from the
일 실시예에서, 도 25에는 현재 훈련 영상(2520)과 이전의 복원 훈련 영상(2540)이 옵티컬 플로우 인코더(410)에 의해 처리됨에 따라 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)가 출력되는 것으로 도시하고 있는데, 현재 훈련 영상(2520)과 이전의 복원 훈련 영상(2540)이 가중치 인코더(1612)에 의해 처리되어 가중치 데이터의 특징 데이터가 출력될 수 있다. 또한, 가중치 데이터의 특징 데이터가 가중치 디코더(634)에 의해 처리되어 가중치 데이터(t)가 출력될 수 있다. 이 경우, 가중치 인코더(1612)와 가중치 디코더(634)도 도 25를 참조하여 설명할 훈련 방법에 따라 훈련될 수 있다.In one embodiment, FIG. 25 shows that feature data w of the current optical flow is output as the
도 25에서, 현재 훈련 영상(2520), 이전의 복원 훈련 영상(2540) 및 현재의 복원 훈련 영상(2560)은 각각 전술한 현재 영상, 이전 복원 영상 및 현재 복원 영상에 대응할 수 있다.In FIG. 25 , a
옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430), 옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)를 훈련시키는데 있어, 현재의 복원 훈련 영상(2560)이 현재 훈련 영상(2520)과 어느 정도로 유사한지, 그리고 현재 훈련 영상(2520)에 대한 부호화를 통해 생성되는 비트스트림의 비트레이트 또는 잔차 훈련 영상(r)의 샘플 값들이 어느 정도로 큰지가 고려될 수 있다. How similar the current
이를 위해, 일 실시예에서는 제 1 손실 정보(2510), 제 2 손실 정보(2530) 또는 제 3 손실 정보(2550) 중 적어도 하나가 산출되고, 산출된 손실 정보에 따라 옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430), 옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)가 훈련될 수 있다.To this end, in an embodiment, at least one of the
도 25를 참조하면, 현재 훈련 영상(2520) 및 이전의 복원 훈련 영상(2540)은 옵티컬 플로우 인코더(410)로 입력될 수 있다. 옵티컬 플로우 인코더(410)는 현재 훈련 영상(2520) 및 이전의 복원 훈련 영상(2540)을 처리하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)를 출력할 수 있다.Referring to FIG. 25 , a
일 실시예에서, 현재 훈련 영상(2520) 및 이전의 복원 훈련 영상(2540)은 가중치 인코더(1612)로 입력될 수 있고, 가중치 인코더(1612)에 의해 가중치 데이터의 특징 데이터가 출력될 수 있다.In one embodiment, the
현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)는 옵티컬 플로우 디코더(450)로 입력될 수 있고, 옵티컬 플로우 디코더(450)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)를 처리하여 현재 옵티컬 플로우(g)와 가중치 데이터(t)를 출력할 수 있다. 가중치 데이터(t)는 전술한 제 1 가중치 데이터 또는 복수의 제 2 가중치 데이터를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 가중치 데이터(t)는 제 1 가중치 데이터와 복수의 제 2 가중치 데이터를 포함할 수 있다.Feature data (w) of the current optical flow may be input to the
일 실시예에서, 가중치 디코더(634)가 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)를 처리하여 가중치 데이터(t)를 출력할 수도 있다.In one embodiment, the
현재 옵티컬 플로우(g) 및 가중치 데이터(t)에 기초하여 이전의 복원 훈련 영상(2540)에 대해 최종 예측 영상 생성 과정(2500)이 적용됨으로써, 현재 훈련 영상(2520)과 유사한 최종 예측 훈련 영상(x'')이 획득될 수 있다.The final prediction
최종 예측 훈련 영상(x'')은 앞서 도 8 내지 도 12를 참조하여 설명한 예측 복호화부들(630, 630-1, 630-2, 630-3, 630-4) 중 어느 하나의 최종 예측 영상의 생성 과정에 따라 생성될 수 있다.The final prediction training image (x″) is a final prediction image of any one of the
일 예로, 가중치 데이터(t)가 제 1 가중치 데이터를 포함하는 경우, 이전의 복원 훈련 영상(2540)에 대한 워핑을 통해 예비 예측 훈련 영상이 획득되고, 예비 예측 훈련 영상에 대해 제 1 가중치 데이터가 적용됨으로써 최종 예측 훈련 영상(x'')이 획득될 수 있다.For example, when the weight data t includes first weight data, a preliminary prediction training image is obtained through warping on a previous
다른 예로, 복수의 현재 옵티컬 플로우(g)에 기초하여 이전의 복원 훈련 영상(2540)에 대해 워핑이 수행됨으로써 복수의 예비 예측 훈련 영상이 획득되고, 복수의 예비 예측 훈련 영상에 대해 복수의 제 2 가중치 데이터가 적용되어 복수의 변형된 예측 훈련 영상이 획득될 수 있다. 그리고, 복수의 변형된 예측 훈련 영상이 결합되어 최종 예측 훈련 영상(x'')이 획득될 수 있다.As another example, a plurality of preliminary prediction training images are acquired by performing warping on previous
최종 예측 훈련 영상(x'')과 현재 훈련 영상(2520) 사이의 차이에 해당하는 잔차 훈련 영상(r)이 잔차 인코더(430)로 입력될 수 있다.A residual training image (r) corresponding to a difference between the final predicted training image (x″) and the
잔차 인코더(430)는 잔차 훈련 영상(r)을 처리하여 잔차 훈련 영상의 특징 데이터(v)를 출력할 수 있다.The
잔차 디코더(470)는 잔차 훈련 영상의 특징 데이터(v)를 처리하여 복원된 잔차 훈련 영상(r')을 획득할 수 있다. The
복원된 잔차 훈련 영상(r')과 최종 예측 훈련 영상(x'')의 결합에 따라 현재의 복원 훈련 영상(2560)이 획득될 수 있다.A current reconstructed
옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430), 옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)(그리고, 가중치 인코더(1612) 및 가중치 디코더(634))의 훈련을 위해, 제 1 손실 정보(2510), 제 2 손실 정보(2530) 또는 제 3 손실 정보(2550) 중 적어도 하나가 획득될 수 있다.For training of
제 1 손실 정보(2510)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)의 샘플 값들, 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)의 엔트로피 또는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)에 대응하는 비트스트림의 비트레이트 중 적어도 하나로부터 산출될 수 있다.The
제 2 손실 정보(2530)는 잔차 훈련 영상(r)의 샘플 값들, 잔차 훈련 영상의 특징 데이터(v)의 엔트로피 또는 잔차 훈련 영상의 특징 데이터(v)에 대응하는 비트스트림의 비트레이트로부터 산출될 수 있다.The
제 1 손실 정보(2510)와 제 2 손실 정보(2530)는, 현재 훈련 영상(2520)에 대한 부호화 효율에 관련되므로, 제 1 손실 정보(2510)와 제 2 손실 정보(2530)는 압축도 손실 정보로 참조될 수 있다.Since the
일 실시예에서, 도 25는 현재 훈련 영상(2520)에 대한 부호화 효율과 관련된 제 1 손실 정보(2510)와 제 2 손실 정보(2530)가 도출되는 것으로 도시하고 있으나, 현재 훈련 영상(2520)의 부호화를 통해 생성되는 하나의 비트스트림의 비트레이트에 대응하는 하나의 손실 정보가 도출될 수도 있다.In one embodiment, although FIG. 25 shows that the
제 3 손실 정보(2550)는 현재 훈련 영상(2520)과 현재의 복원 훈련 영상(2560) 사이의 차이에 대응할 수 있다. 현재 훈련 영상(2520)과 현재의 복원 훈련 영상(2560) 사이의 차이는, 현재 훈련 영상(2520)과 현재의 복원 훈련 영상(2560) 사이의 L1-norm 값, L2-norm 값, SSIM(Structural Similarity) 값, PSNR-HVS(Peak Signal-To-Noise Ratio-Human Vision System) 값, MS-SSIM(Multiscale SSIM) 값, VIF(Variance Inflation Factor) 값 또는 VMAF(Video Multimethod Assessment Fusion) 값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
제 3 손실 정보(2550)는 현재의 복원 훈련 영상(2560)의 퀄리티와 관련이 있으므로, 제 3 손실 정보(2550)는 퀄리티 손실 정보로 참조될 수도 있다.Since the
옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430), 옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)(그리고, 가중치 인코더(1612) 및 가중치 디코더(634))는 제 1 손실 정보(2510), 제 2 손실 정보(2530) 또는 제 3 손실 정보(2550) 중 적어도 하나로부터 도출되는 최종 손실 정보가 감소 또는 최소화되도록 훈련될 수 있다.
일 실시예에서, 옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430), 옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)(그리고, 가중치 인코더(1612) 및 가중치 디코더(634))는 미리 설정된 파라미터의 값을 변경하면서 최종 손실 정보가 감소 또는 최소화되도록 할 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 최종 손실 정보는 하기 수학식 4에 따라 산출될 수 있다.In one embodiment, the final loss information may be calculated according to Equation 4 below.
[수학식 4][Equation 4]
최종 손실 정보 = a*제 1 손실 정보+b*제 2 손실 정보+c*제 3 손실 정보Final loss information = a*first loss information+b*second loss information+c*third loss information
수학식 4에서, a, b, c는 각각 제 1 손실 정보(2510), 제 2 손실 정보(2530) 및 제 3 손실 정보(2550) 각각에 적용되는 가중치이다.In Equation 4, a, b, and c are weights applied to the
수학식 4에 따르면, 옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430), 옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)(그리고, 가중치 인코더(1612) 및 가중치 디코더(634))는 현재의 복원 훈련 영상(2560)이 현재 훈련 영상(2520)에 최대한 유사해지고, 옵티컬 플로우 인코더(410) 및 잔차 인코더(430)로부터 출력되는 데이터에 대응하는 비트스트림의 크기가 최소화되는 방향으로 훈련됨을 알 수 있다.According to Equation 4, the
도 26은 훈련 장치(2600)에 의한 옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430), 옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)의 훈련 과정을 설명하기 위한 도면이다.26 is a diagram for explaining a training process of the
도 26에는 도시되어 있지 않지만, 가중치 인코더(1612) 및/또는 가중치 디코더(634)도 도 26에 도시된 과정에 따라 훈련될 수 있다.Although not shown in FIG. 26 , the
도 25를 참조하여 설명한 훈련 과정은 훈련 장치(2600)에 의해 수행될 수 있다. 훈련 장치(2600)는 예를 들어, 영상 부호화 장치(1600) 또는 별도의 서버일 수 있다. 훈련 결과 획득된 파라미터들은 영상 부호화 장치(1600) 및 영상 복호화 장치(600)에 저장될 수 있다.The training process described with reference to FIG. 25 may be performed by the
도 26을 참조하면, 훈련 장치(2600)는 옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430), 옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)(그리고, 가중치 인코더(1612) 및/또는 가중치 디코더(634))의 파라미터를 초기 세팅할 수 있다(S2610). 이에 의해, 옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430), 옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)(그리고, 가중치 인코더(1612) 및/또는 가중치 디코더(634))는 초기 세팅된 파라미터에 따라 동작할 수 있다.Referring to FIG. 26, a
훈련 장치(2600)는 현재 훈련 영상(2520)과 이전의 복원 훈련 영상(2540)을 옵티컬 플로우 인코더(410)로 입력할 수 있다(S2615). The
옵티컬 플로우 인코더(410)는 현재 훈련 영상(2520) 및 이전의 복원 훈련 영상(2540)을 처리하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)를 훈련 장치(2600) 및 옵티컬 플로우 디코더(450)로 출력할 수 있다(S2620).The
일 실시예에서, 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)는 가중치 디코더(634)로 입력될 수 있다.In one embodiment, feature data w of the current optical flow may be input to the
또한, 일 실시예에서, 현재 훈련 영상(2520)과 이전의 복원 훈련 영상(2540)이 가중치 인코더(1612)로 입력되고, 가중치 인코더(1612)로부터 가중치 데이터의 특징 데이터가 옵티컬 플로우 디코더(450) 또는 가중치 디코더(634)로 입력될 수 있다.In addition, in one embodiment, the
훈련 장치(2600)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)로부터 제 1 손실 정보(2510)를 산출할 수 있다(S2625).The
옵티컬 플로우 디코더(450)는 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w)를 처리하여 현재 옵티컬 플로우(g) 및 가중치 데이터(t)를 훈련 장치(2600)로 출력할 수 있다(S2630).The
일 실시예에서, 가중치 디코더(634)가 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터(w) 또는 가중치 데이터의 특징 데이터(t)를 처리하여 가중치 데이터를 훈련 장치(2600)로 출력할 수도 있다.In an embodiment, the
훈련 장치(2600)는 현재 옵티컬 플로우(g)와 가중치 데이터(t)를 이용하여 이전의 복원 훈련 영상(2540)으로부터 최종 예측 훈련 영상(x'')을 생성할 수 있고(S2635), 최종 예측 훈련 영상(x'')과 현재 훈련 영상(2520)을 이용하여 잔차 훈련 영상(r)을 획득할 수 있다(S2640). The
훈련 장치(2600)는 잔차 훈련 영상(r)을 잔차 인코더(430)로 입력할 수 있다(S2645).The
잔차 인코더(430)는 잔차 훈련 영상(r)을 처리하여 잔차 훈련 영상의 특징 데이터(v)를 잔차 디코더(470)와 훈련 장치(2600)로 출력할 수 있다(S2650).The
훈련 장치(2600)는 잔차 훈련 영상(r) 또는 잔차 훈련 영상의 특징 데이터(v)로부터 제 2 손실 정보(2530)를 산출할 수 있다(S2655).The
잔차 디코더(470)는 잔차 훈련 영상의 특징 데이터(v)를 처리하여 복원된 잔차 훈련 영상(r')을 훈련 장치(2600)로 출력할 수 있다(S2660).The
훈련 장치(2600)는 복원된 잔차 훈련 영상(r')과 최종 예측 훈련 영상(x'')을 결합하여 현재의 복원 훈련 영상(2560)을 획득할 수 있고(S2665), 현재 훈련 영상(2520)과 현재의 복원 훈련 영상(2560) 사이의 차이에 대응하는 제 3 손실 정보(2550)를 산출할 수 있다(S2670).The
훈련 장치(2600)는 제 1 손실 정보(2510), 제 2 손실 정보(2530) 또는 제 3 손실 정보(2550) 중 적어도 하나를 결합하여 최종 손실 정보를 산출하고, 옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430), 옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)(그리고, 가중치 인코더(1612) 및/또는 가중치 디코더(634))는 최종 손실 정보에 기초한 역전사(back propagation) 과정을 통해 초기 세팅된 파라미터를 갱신할 수 있다(S2675, S2680, S2685, S2690). The
이후, 옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430), 옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)(그리고, 가중치 인코더(1612) 및/또는 가중치 디코더(634))는 최종 손실 정보가 최소화될 때까지 S2615 내지 S2690 과정을 반복하면서 파라미터를 갱신할 수 있다. 이 때, 각 반복 과정 동안 옵티컬 플로우 인코더(410), 잔차 인코더(430), 옵티컬 플로우 디코더(450) 및 잔차 디코더(470)(그리고, 가중치 인코더(1612) 및/또는 가중치 디코더(634))는 이전 과정에서 갱신된 파라미터에 따라 동작할 수 있다.Then, the
일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(1600), 영상 복호화 장치(600), 및 이들에 의한 영상의 부호화 및 복호화 방법은 영상들에 포함된 객체들이 오클루젼되거나, 큰 움직임을 갖거나 작은 움직임을 갖더라도 해당 영상들을 효율적으로 부호화 및 복호화하는 것을 과제로 한다.In the
또한, 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(1600), 영상 복호화 장치(600), 및 이들에 의한 영상의 부호화 및 복호화 방법은 영상의 부호화 결과로 생성되는 비트스트림의 비트레이트를 감소시키는 것을 과제로 한다.In addition, an
또한, 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(1600), 영상 복호화 장치(600), 및 이들에 의한 영상의 부호화 및 복호화 방법은 영상들의 밝기 변화로 인해 비트스트림의 비트레이트가 커지는 것을 방지하는 것을 과제로 한다.In addition, the
또한, 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(1600), 영상 복호화 장치(600), 및 이들에 의한 영상의 부호화 및 복호화 방법은 AI 기반의 엔드-투-엔드 부호화/복호화 시스템을 제공하는 것을 과제로 한다.In addition, the
일 실시예에 따른 AI를 이용하는 영상 복호화 방법은, 비트스트림으로부터 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득하는 단계(S1310)를 포함할 수 있다.An image decoding method using AI according to an embodiment may include acquiring feature data of a current optical flow and feature data of a current residual image from a bitstream (S1310).
영상 복호화 방법은, 옵티컬 플로우 디코더(450)에 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 적용하여 현재 옵티컬 플로우, 및 제 1 가중치 데이터를 획득하는 단계(S1320)를 포함할 수 있다.The image decoding method may include acquiring the current optical flow and first weight data by applying feature data of the current optical flow to the optical flow decoder 450 (S1320).
영상 복호화 방법은, 잔차 디코더(470)에 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 적용하여 현재 잔차 영상을 획득하는 단계(S1330)를 포함할 수 있다.The image decoding method may include obtaining a current residual image by applying feature data of the current residual image to the residual decoder 470 (S1330).
영상 복호화 방법은, 현재 옵티컬 플로우를 기초로 이전 복원 영상으로부터 예비 예측 영상을 획득하는 단계(S1340)를 포함할 수 있다.The image decoding method may include obtaining a preliminary prediction image from a previous reconstructed image based on the current optical flow (S1340).
영상 복호화 방법은, 예비 예측 영상의 샘플 값들에 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들을 적용하여 최종 예측 영상을 획득하는 단계(S1350)를 포함할 수 있다.The image decoding method may include obtaining a final prediction image by applying sample values of the first weight data to sample values of the preliminary prediction image (S1350).
영상 복호화 방법은, 최종 예측 영상과 현재 잔차 영상을 결합하여 현재 영상에 대응하는 현재 복원 영상을 획득하는 단계(S1360)를 포함할 수 있다.The image decoding method may include acquiring a current reconstructed image corresponding to the current image by combining the final prediction image and the current residual image (S1360).
일 실시예에서, 옵티컬 플로우 디코더(450)는, 잔차 훈련 영상의 샘플 값들 또는, 잔차 훈련 영상의 특징 데이터를 포함하는 비트스트림의 비트레이트가 작아지도록 훈련되며, 잔차 훈련 영상은, 최종 예측 영상에 대응하는 예측 훈련 영상과 현재 영상에 대응하는 현재 훈련 영상 사이의 차이에 대응할 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 옵티컬 플로우 디코더(450)에 대한 훈련의 결과로서, 예비 예측 영상 내 샘플 값과 현재 영상 내 동일 위치의 샘플 값 사이의 차이가 작을수록 제 1 가중치 데이터 내 샘플 값은 1에 가까운 값을 가질 수 있다.In one embodiment, as a result of training the
일 실시예에서, 옵티컬 플로우 디코더(450)에 대한 훈련의 결과로서, 예비 예측 영상 내 샘플 값이 현재 영상 내 동일 위치의 샘플 값보다 크면, 제 1 가중치 데이터 내 샘플 값은 1보다 작은 값을 가질 수 있다.In one embodiment, as a result of training the
일 실시예에서, 옵티컬 플로우 디코더(450)에 대한 훈련의 결과로서, 예비 예측 영상 내 샘플 값이 현재 영상 내 동일 위치의 샘플 값보다 작으면, 제 1 가중치 데이터 내 샘플 값은 1보다 큰 값을 가질 수 있다.In one embodiment, as a result of training the
일 실시예에서, 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터가 옵티컬 플로우 디코더에 의해 처리됨에 따라 복수의 현재 옵티컬 플로우, 제 1 가중치 데이터 및 복수의 제 2 가중치 데이터가 획득될 수 있다.In an embodiment, as feature data of the current optical flow is processed by the optical flow decoder, a plurality of current optical flows, first weight data, and a plurality of second weight data may be obtained.
일 실시예에서, 예비 예측 영상을 획득하는 단계는, 복수의 현재 옵티컬 플로우에 기초하여 이전 복원 영상으로부터 복수의 예비 예측 영상을 획득하는 단계(S1540)를 포함할 수 있다.In an embodiment, the obtaining of preliminary prediction images may include acquiring a plurality of preliminary prediction images from previous reconstructed images based on a plurality of current optical flows (S1540).
일 실시예에서, 최종 예측 영상을 획득하는 단계는, 복수의 예비 예측 영상에 대해 복수의 제 2 가중치 데이터를 적용하여 복수의 변형된 예측 영상을 획득하는 단계(S1550)를 포함할 수 있다.In an embodiment, the obtaining of the final prediction image may include acquiring a plurality of modified prediction images by applying a plurality of second weight data to a plurality of preliminary prediction images (S1550).
일 실시예에서, 최종 예측 영상을 획득하는 단계는, 복수의 변형된 예측 영상을 결합하여 중간 예측 영상을 획득하는 단계(S1560)를 포함할 수 있다.In an embodiment, the obtaining of the final prediction image may include obtaining an intermediate prediction image by combining a plurality of modified prediction images (S1560).
일 실시예에서, 최종 예측 영상을 획득하는 단계는, 중간 예측 영상의 샘플 값들에 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들을 적용하여 최종 예측 영상을 획득하는 단계(S1570)를 포함할 수 있다.In an embodiment, the obtaining of the final prediction image may include obtaining a final prediction image by applying sample values of the first weight data to sample values of the intermediate prediction image (S1570).
일 실시예에서, 옵티컬 플로우 디코더(450)의 개수는 복수이며, 복수의 옵티컬 플로우 디코더 각각은 한 쌍의 현재 옵티컬 플로우와 제 2 가중치 데이터를 출력할 수 있다.In one embodiment, the number of
일 실시예에서, 복수의 제 2 가중치 데이터 내 동일 위치의 샘플 값들의 합은 1일 수 있다.In one embodiment, the sum of sample values at the same position in the plurality of second weight data may be 1.
일 실시예에 따른 AI를 이용하는 영상 복호화 장치(600)는, 비트스트림으로부터 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득하는 획득부(610)를 포함할 수 있다.The
영상 복호화 장치(600)는, 옵티컬 플로우 디코더에 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 적용하여 현재 옵티컬 플로우, 및 제 1 가중치 데이터를 획득하고, 잔차 디코더에 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 적용하여 현재 잔차 영상을 획득하고, 현재 옵티컬 플로우를 기초로 이전 복원 영상으로부터 예비 예측 영상을 획득하고, 예비 예측 영상의 샘플 값들에 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들을 적용하여 최종 예측 영상을 획득하고, 최종 예측 영상과 현재 잔차 영상을 결합하여 현재 영상에 대응하는 현재 복원 영상을 획득하는 예측 복호화부(630;630-1;630-2;630-3;630-4)를 포함할 수 있다.The
일 실시예에 따른 AI를 이용하는 영상 부호화 방법은, 현재 영상 및 이전 복원 영상을 옵티컬 플로우 인코더(410)에 적용하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 획득하는 단계(S2010)를 포함할 수 있다.An image encoding method using AI according to an embodiment may include obtaining characteristic data of a current optical flow by applying a current image and a previous reconstructed image to the optical flow encoder 410 (S2010).
영상 부호화 방법은, 옵티컬 플로우 디코더(450)에 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 적용하여 현재 옵티컬 플로우, 및 제 1 가중치 데이터를 획득하는 단계(S2020)를 포함할 수 있다.The image encoding method may include obtaining a current optical flow and first weight data by applying feature data of the current optical flow to the optical flow decoder 450 (S2020).
영상 부호화 방법은, 현재 옵티컬 플로우를 기초로 이전 복원 영상으로부터 예비 예측 영상을 획득하는 단계(S2030)를 포함할 수 있다.The image encoding method may include obtaining a preliminary prediction image from a previous reconstructed image based on the current optical flow (S2030).
영상 부호화 방법은, 예비 예측 영상의 샘플 값들에 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들을 적용하여 최종 예측 영상을 획득하는 단계(S2040)를 포함할 수 있다.The image encoding method may include obtaining a final prediction image by applying sample values of the first weight data to sample values of the preliminary prediction image (S2040).
영상 부호화 방법은, 최종 예측 영상과 현재 영상 사이의 차이에 해당하는 현재 잔차 영상을 획득하는 단계(S2050)를 포함할 수 있다.The image encoding method may include acquiring a current residual image corresponding to a difference between a final predicted image and a current image (S2050).
영상 부호화 방법은, 현재 잔차 영상을 잔차 인코더(430)에 적용하여 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득하는 단계(S2060)를 포함할 수 있다.The image encoding method may include acquiring feature data of the current residual image by applying the current residual image to the residual encoder 430 (S2060).
영상 부호화 방법은, 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 포함하는 비트스트림을 생성하는 단계(S2070)를 포함할 수 있다.The image encoding method may include generating a bitstream including feature data of the current optical flow and feature data of the current residual image (S2070).
일 실시예에서, 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터가 옵티컬 플로우 디코더(450)에 의해 처리됨에 따라 복수의 현재 옵티컬 플로우, 제 1 가중치 데이터 및 복수의 제 2 가중치 데이터가 획득될 수 있다.In an embodiment, as feature data of the current optical flow is processed by the
일 실시예에서, 예비 예측 영상을 획득하는 단계는, 복수의 현재 옵티컬 플로우에 기초하여 이전 복원 영상으로부터 복수의 예비 예측 영상을 획득하는 단계(S2230)를 포함할 수 있다.In an embodiment, the obtaining of preliminary prediction images may include obtaining a plurality of preliminary prediction images from previous reconstructed images based on a plurality of current optical flows (S2230).
일 실시예에서, 최종 예측 영상을 획득하는 단계는, 복수의 예비 예측 영상에 대해 복수의 제 2 가중치 데이터를 적용하여 복수의 변형된 예측 영상을 획득하는 단계(S2240)를 포함할 수 있다.In an embodiment, the obtaining of the final prediction image may include acquiring a plurality of modified prediction images by applying a plurality of second weight data to the plurality of preliminary prediction images (S2240).
일 실시예에서, 최종 예측 영상을 획득하는 단계는, 복수의 변형된 예측 영상을 결합하여 중간 예측 영상을 획득하는 단계(S2250)를 포함할 수 있다.In an embodiment, obtaining a final predicted image may include obtaining an intermediate predicted image by combining a plurality of transformed predicted images (S2250).
일 실시예에서, 최종 예측 영상을 획득하는 단계는, 중간 예측 영상의 샘플 값들에 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들을 적용하여 최종 예측 영상을 획득하는 단계(S2260)를 포함할 수 있다.In an embodiment, the obtaining of the final prediction image may include obtaining a final prediction image by applying sample values of the first weight data to sample values of the intermediate prediction image (S2260).
일 실시예에 따른 AI를 이용하는 영상 부호화 장치(1600)는, 현재 영상 및 이전 복원 영상을 옵티컬 플로우 인코더에 적용하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 획득하고, 옵티컬 플로우 디코더에 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 적용하여 현재 옵티컬 플로우, 및 제 1 가중치 데이터를 획득하고, 현재 옵티컬 플로우를 기초로 이전 복원 영상으로부터 예비 예측 영상을 획득하고, 예비 예측 영상의 샘플 값들에 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들을 적용하여 최종 예측 영상을 획득하고, 최종 예측 영상과 현재 영상 사이의 차이에 해당하는 현재 잔차 영상을 획득하고, 현재 잔차 영상을 잔차 인코더에 적용하여 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득하는 예측 부호화부(1610;1610-1)를 포함할 수 있다.An
영상 부호화 장치는, 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 포함하는 비트스트림을 생성하는 생성부(1620)를 포함할 수 있다.The image encoding apparatus may include a
일 실시예에 따른 AI를 이용하는 영상 복호화 방법은, 비트스트림으로부터 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득하는 단계(S1410)를 포함할 수 있다.An image decoding method using AI according to an embodiment may include obtaining feature data of a current optical flow and feature data of a current residual image from a bitstream (S1410).
영상 복호화 방법은, 옵티컬 플로우 디코더(450)에 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 적용하여 복수의 현재 옵티컬 플로우 및 복수의 제 2 가중치 데이터를 획득하는 단계(S1420)를 포함할 수 있다.The image decoding method may include obtaining a plurality of current optical flows and a plurality of second weight data by applying feature data of the current optical flow to the optical flow decoder 450 (S1420).
영상 복호화 방법은, 잔차 디코더(470)에 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 적용하여 현재 잔차 영상을 획득하는 단계(S1430)를 포함할 수 있다.The image decoding method may include obtaining a current residual image by applying feature data of the current residual image to the residual decoder 470 (S1430).
영상 복호화 방법은, 복수의 현재 옵티컬 플로우를 기초로 이전 복원 영상으로부터 복수의 예비 예측 영상을 획득하는 단계(S1440)를 포함할 수 있다.The image decoding method may include acquiring a plurality of preliminary prediction images from a previous reconstructed image based on a plurality of current optical flows (S1440).
영상 복호화 방법은, 복수의 예비 예측 영상의 샘플 값들에 복수의 제 2 가중치 데이터의 샘플 값들을 적용하여 복수의 변형된 예측 영상을 획득하는 단계(S1450)를 포함할 수 있다.The image decoding method may include obtaining a plurality of modified prediction images by applying sample values of a plurality of second weight data to sample values of a plurality of preliminary prediction images (S1450).
영상 복호화 방법은, 복수의 변형된 예측 영상을 결합하여 최종 예측 영상을 획득하는 단계(S1460)를 포함할 수 있다.The image decoding method may include obtaining a final predicted image by combining a plurality of transformed predicted images (S1460).
영상 복호화 방법은, 최종 예측 영상과 현재 잔차 영상을 결합하여 현재 영상에 대응하는 현재 복원 영상을 획득하는 단계(S1470)를 포함할 수 있다.The image decoding method may include acquiring a current reconstructed image corresponding to the current image by combining the final prediction image and the current residual image (S1470).
일 실시예에 따른 AI를 이용하는 영상 부호화 방법은, 현재 영상 및 이전 복원 영상을 옵티컬 플로우 인코더(410)에 적용하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 획득하는 단계(S2110)를 포함할 수 있다.An image encoding method using AI according to an embodiment may include obtaining characteristic data of a current optical flow by applying a current image and a previous reconstructed image to the optical flow encoder 410 (S2110).
영상 부호화 방법은, 옵티컬 플로우 디코더(450)에 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 적용하여 복수의 현재 옵티컬 플로우, 및 복수의 제 2 가중치 데이터를 획득하는 단계(S2120)를 포함할 수 있다.The image encoding method may include obtaining a plurality of current optical flows and a plurality of second weight data by applying feature data of the current optical flow to the optical flow decoder 450 (S2120).
영상 부호화 방법은, 복수의 현재 옵티컬 플로우를 기초로 이전 복원 영상으로부터 복수의 예비 예측 영상을 획득하는 단계(S2130)를 포함할 수 있다.The image encoding method may include acquiring a plurality of preliminary prediction images from a previous reconstructed image based on a plurality of current optical flows (S2130).
영상 부호화 방법은, 복수의 예비 예측 영상의 샘플 값들에 복수의 제 2 가중치 데이터의 샘플 값들을 적용하여 복수의 변형된 예측 영상을 획득하는 단계(S2140)를 포함할 수 있다.The image encoding method may include obtaining a plurality of modified prediction images by applying sample values of a plurality of second weight data to sample values of a plurality of preliminary prediction images (S2140).
영상 부호화 방법은, 복수의 변형된 예측 영상을 결합하여 최종 예측 영상을 획득하는 단계(S2150)를 포함할 수 있다.The image encoding method may include acquiring a final predicted image by combining a plurality of transformed predicted images (S2150).
영상 부호화 방법은, 최종 예측 영상과 현재 영상 사이의 차이에 해당하는 현재 잔차 영상을 획득하는 단계(S2160)를 포함할 수 있다.The image encoding method may include acquiring a current residual image corresponding to a difference between a final predicted image and a current image (S2160).
영상 부호화 방법은, 현재 잔차 영상을 잔차 인코더(430)에 적용하여 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득하는 단계(S2170)를 포함할 수 있다.The image encoding method may include acquiring feature data of the current residual image by applying the current residual image to the residual encoder 430 (S2170).
영상 부호화 방법은, 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 포함하는 비트스트림을 생성하는 단계(S2180)를 포함할 수 있다.The image encoding method may include generating a bitstream including feature data of the current optical flow and feature data of the current residual image (S2180).
일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(1600), 영상 복호화 장치(600), 및 이들에 의한 영상의 부호화 및 복호화 방법은 영상들에 포함된 객체들이 오클루젼되거나, 큰 움직임을 갖거나 작은 움직임을 갖더라도 영상들을 효율적으로 부호화 및 복호화할 수 있다.In the
또한, 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(1600), 영상 복호화 장치(600), 및 이들에 의한 영상의 부호화 및 복호화 방법은 영상의 부호화 결과로 생성되는 비트스트림의 비트레이트를 감소시킬 수 있다.In addition, the
또한, 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(1600), 영상 복호화 장치(600), 및 이들에 의한 영상의 부호화 및 복호화 방법은 영상들의 밝기 변화로 인해 비트스트림의 비트레이트가 커지는 것을 방지할 수 있다.In addition, the
또한, 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(1600), 영상 복호화 장치(600), 및 이들에 의한 영상의 부호화 및 복호화 방법은 AI 기반의 엔드-투-엔드 부호화/복호화 시스템을 제공할 수 있다.In addition, the
한편, 상술한 본 개시의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 작성된 프로그램은 기기로 읽을 수 있는 저장매체에 저장될 수 있다.On the other hand, the above-described embodiments of the present disclosure can be written as a program that can be executed on a computer, and the written program can be stored in a storage medium readable by a device.
기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적 저장매체'는 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다. 예로, '비일시적 저장매체'는 데이터가 임시적으로 저장되는 버퍼를 포함할 수 있다.The device-readable storage medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium. Here, 'non-temporary storage medium' only means that it is a tangible device and does not contain signals (e.g., electromagnetic waves), and this term refers to the case where data is stored semi-permanently in the storage medium and temporary It does not discriminate if it is saved as . For example, a 'non-temporary storage medium' may include a buffer in which data is temporarily stored.
일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품(예: 다운로더블 앱(downloadable app))의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.According to one embodiment, the method according to various embodiments disclosed in this document may be provided by being included in a computer program product. Computer program products may be traded between sellers and buyers as commodities. A computer program product is distributed in the form of a device-readable storage medium (eg compact disc read only memory (CD-ROM)), or via an application store or between two user devices (eg smartphones). It can be distributed (eg downloaded or uploaded) directly or online. In the case of online distribution, at least a part of a computer program product (eg, a downloadable app) is stored on a device-readable storage medium such as a memory of a manufacturer's server, an application store's server, or a relay server. It can be temporarily stored or created temporarily.
이상, 본 개시의 기술적 사상을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 개시의 기술적 사상은 상기 실시예들에 한정되지 않고, 본 개시의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.In the above, the technical spirit of the present disclosure has been described in detail with preferred embodiments, but the technical spirit of the present disclosure is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art within the scope of the technical spirit of the present disclosure Various modifications and changes are possible by the person.
Claims (13)
비트스트림으로부터 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득하는 단계(S1310);
옵티컬 플로우 디코더(450)에 상기 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 적용하여 상기 현재 옵티컬 플로우, 및 제 1 가중치 데이터를 획득하는 단계(S1320);
잔차 디코더(470)에 상기 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 적용하여 상기 현재 잔차 영상을 획득하는 단계(S1330);
상기 현재 옵티컬 플로우를 기초로 이전 복원 영상으로부터 예비 예측 영상(preliminary prediction image)을 획득하는 단계(S1340);
상기 예비 예측 영상의 샘플 값들에 상기 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들을 적용하여 최종 예측 영상(final prediction unit)을 획득하는 단계(S1350); 및
상기 최종 예측 영상과 상기 현재 잔차 영상을 결합하여 현재 영상에 대응하는 현재 복원 영상을 획득하는 단계(S1360)를 포함하는, 영상 복호화 방법.
In the image decoding method using AI (Artificial Intelligence),
acquiring feature data of the current optical flow and feature data of the current residual image from the bitstream (S1310);
acquiring the current optical flow and first weight data by applying feature data of the current optical flow to the optical flow decoder 450 (S1320);
acquiring the current residual image by applying feature data of the current residual image to the residual decoder 470 (S1330);
obtaining a preliminary prediction image from a previous reconstructed image based on the current optical flow (S1340);
obtaining a final prediction unit by applying sample values of the first weight data to sample values of the preliminary prediction image (S1350); and
and acquiring a current reconstructed image corresponding to the current image by combining the final predicted image and the current residual image (S1360).
상기 옵티컬 플로우 디코더(450)는, 잔차 훈련 영상의 샘플 값들 또는, 상기 잔차 훈련 영상의 특징 데이터를 포함하는 비트스트림의 비트레이트가 작아지도록 훈련되며,
상기 잔차 훈련 영상은, 상기 최종 예측 영상에 대응하는 최종 예측 훈련 영상과 상기 현재 영상에 대응하는 현재 훈련 영상 사이의 차이에 대응하는, 영상 복호화 방법.
According to claim 1,
The optical flow decoder 450 is trained to reduce the bitrate of sample values of the residual training image or a bitstream including feature data of the residual training image,
The residual training image corresponds to a difference between a final predicted training image corresponding to the final predicted image and a current training image corresponding to the current image.
상기 옵티컬 플로우 디코더(450)에 대한 훈련의 결과로서, 상기 예비 예측 영상 내 샘플 값과 상기 현재 영상 내 동일 위치의 샘플 값 사이의 차이가 작을수록 상기 제 1 가중치 데이터 내 샘플 값은 1에 가까운 값을 갖는, 영상 복호화 방법.
According to any one of claims 1 to 2,
As a result of training of the optical flow decoder 450, the sample value in the first weight data is a value closer to 1 as the difference between the sample value in the preliminary prediction image and the sample value at the same position in the current image is smaller Having, video decoding method.
상기 옵티컬 플로우 디코더(450)에 대한 훈련의 결과로서, 상기 예비 예측 영상 내 샘플 값이 상기 현재 영상 내 동일 위치의 샘플 값보다 크면, 상기 제 1 가중치 데이터 내 샘플 값은 1보다 작은 값을 갖는, 영상 복호화 방법.
According to any one of claims 1 to 3,
As a result of training the optical flow decoder 450, if the sample value in the preliminary prediction image is greater than the sample value at the same position in the current image, the sample value in the first weight data has a value smaller than 1, Video decoding method.
상기 옵티컬 플로우 디코더(450)에 대한 훈련의 결과로서, 상기 예비 예측 영상 내 샘플 값이 상기 현재 영상 내 동일 위치의 샘플 값보다 작으면, 상기 제 1 가중치 데이터 내 샘플 값은 1보다 큰 값을 갖는, 영상 복호화 방법.
According to any one of claims 1 to 4,
As a result of training of the optical flow decoder 450, if the sample value in the preliminary prediction image is smaller than the sample value at the same position in the current image, the sample value in the first weight data has a value greater than 1 , Video decoding method.
상기 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터가 상기 옵티컬 플로우 디코더(450)에 의해 처리됨에 따라 복수의 현재 옵티컬 플로우, 상기 제 1 가중치 데이터 및 복수의 제 2 가중치 데이터가 획득되고,
상기 예비 예측 영상을 획득하는 단계는,
상기 복수의 현재 옵티컬 플로우에 기초하여 상기 이전 복원 영상으로부터 복수의 예비 예측 영상을 획득하는 단계(S1540)를 포함하고,
상기 최종 예측 영상을 획득하는 단계는,
상기 복수의 예비 예측 영상에 대해 상기 복수의 제 2 가중치 데이터를 적용하여 복수의 변형된 예측 영상을 획득하는 단계(S1550);
상기 복수의 변형된 예측 영상을 결합하여 중간 예측 영상을 획득하는 단계(S1560); 및
상기 중간 예측 영상의 샘플 값들에 상기 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들을 적용하여 상기 최종 예측 영상을 획득하는 단계(S1570)를 포함하는, 영상 복호화 방법.
According to any one of claims 1 to 5,
As the feature data of the current optical flow is processed by the optical flow decoder 450, a plurality of current optical flows, the first weight data, and a plurality of second weight data are obtained;
Obtaining the preliminary prediction image,
Acquiring a plurality of preliminary prediction images from the previous reconstructed image based on the plurality of current optical flows (S1540);
Obtaining the final predicted image,
obtaining a plurality of modified prediction images by applying the plurality of second weight data to the plurality of preliminary prediction images (S1550);
obtaining an intermediate prediction image by combining the plurality of modified prediction images (S1560); and
and obtaining the final prediction image by applying sample values of the first weight data to sample values of the intermediate prediction image (S1570).
상기 옵티컬 플로우 디코더(450)의 개수는 복수이며,
복수의 옵티컬 플로우 디코더 각각은 한 쌍의 현재 옵티컬 플로우와 제 2 가중치 데이터를 출력하는, 영상 복호화 방법.
According to any one of claims 1 to 6,
The number of optical flow decoders 450 is plural,
An image decoding method, wherein each of the plurality of optical flow decoders outputs a pair of current optical flow and second weight data.
상기 복수의 제 2 가중치 데이터 내 동일 위치의 샘플 값들의 합은 1인, 영상 복호화 방법.
According to any one of claims 1 to 7,
The video decoding method of claim 1, wherein the sum of sample values at the same position in the plurality of second weight data is 1.
A computer-readable recording medium on which a program for performing the method of any one of claims 1 to 8 is recorded.
비트스트림으로부터 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터 및 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득하는 획득부(610); 및
옵티컬 플로우 디코더에 상기 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 적용하여 상기 현재 옵티컬 플로우, 및 제 1 가중치 데이터를 획득하고, 잔차 디코더에 상기 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 적용하여 상기 현재 잔차 영상을 획득하고, 상기 현재 옵티컬 플로우를 기초로 이전 복원 영상으로부터 예비 예측 영상을 획득하고, 상기 예비 예측 영상의 샘플 값들에 상기 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들을 적용하여 최종 예측 영상을 획득하고, 상기 최종 예측 영상과 상기 현재 잔차 영상을 결합하여 현재 영상에 대응하는 현재 복원 영상을 획득하는 예측 복호화부(630;630-1;630-2;630-3;630-4)를 포함하는, 영상 복호화 장치.
In the video decoding apparatus 600 using AI,
an acquisition unit 610 that obtains feature data of a current optical flow and feature data of a current residual image from a bitstream; and
The current optical flow and first weight data are obtained by applying feature data of the current optical flow to an optical flow decoder, and the current residual image is obtained by applying feature data of the current residual image to a residual decoder. A preliminary prediction image is obtained from a previous reconstructed image based on the current optical flow, a final prediction image is obtained by applying sample values of the first weight data to sample values of the preliminary prediction image, and the final prediction image and the current A video decoding apparatus comprising: a predictive decoding unit (630; 630-1; 630-2; 630-3; 630-4) that combines residual images to obtain a current reconstructed image corresponding to a current image.
현재 영상 및 이전 복원 영상을 옵티컬 플로우 인코더(410)에 적용하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 획득하는 단계(S2010);
옵티컬 플로우 디코더(450)에 상기 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 적용하여 상기 현재 옵티컬 플로우, 및 제 1 가중치 데이터를 획득하는 단계(S2020);
상기 현재 옵티컬 플로우를 기초로 이전 복원 영상으로부터 예비 예측 영상을 획득하는 단계(S2030);
상기 예비 예측 영상의 샘플 값들에 상기 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들을 적용하여 최종 예측 영상을 획득하는 단계(S2040);
상기 최종 예측 영상과 상기 현재 영상 사이의 차이에 해당하는 현재 잔차 영상을 획득하는 단계(S2050);
상기 현재 잔차 영상을 잔차 인코더(430)에 적용하여 상기 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득하는 단계(S2060); 및
상기 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 상기 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 포함하는 비트스트림을 생성하는 단계(S2070)를 포함하는, 영상 부호화 방법.
In the video encoding method using AI,
obtaining feature data of the current optical flow by applying the current image and the previous reconstructed image to the optical flow encoder 410 (S2010);
obtaining the current optical flow and first weight data by applying feature data of the current optical flow to the optical flow decoder 450 (S2020);
obtaining a preliminary prediction image from a previous reconstructed image based on the current optical flow (S2030);
obtaining a final prediction image by applying sample values of the first weight data to sample values of the preliminary prediction image (S2040);
obtaining a current residual image corresponding to a difference between the final predicted image and the current image (S2050);
obtaining feature data of the current residual image by applying the current residual image to the residual encoder 430 (S2060); and
and generating a bitstream including feature data of the current optical flow and feature data of the current residual image (S2070).
상기 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터가 상기 옵티컬 플로우 디코더(450)에 의해 처리됨에 따라 복수의 현재 옵티컬 플로우, 상기 제 1 가중치 데이터 및 복수의 제 2 가중치 데이터가 획득되고,
상기 예비 예측 영상을 획득하는 단계는,
상기 복수의 현재 옵티컬 플로우에 기초하여 상기 이전 복원 영상으로부터 복수의 예비 예측 영상을 획득하는 단계(S2230)를 포함하고,
상기 최종 예측 영상을 획득하는 단계는,
상기 복수의 예비 예측 영상에 대해 상기 복수의 제 2 가중치 데이터를 적용하여 복수의 변형된 예측 영상을 획득하는 단계(S2240);
상기 복수의 변형된 예측 영상을 결합하여 중간 예측 영상을 획득하는 단계(S2250); 및
상기 중간 예측 영상의 샘플 값들에 상기 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들을 적용하여 상기 최종 예측 영상을 획득하는 단계(S2260)를 포함하는, 영상 부호화 방법.
According to claim 11,
As the feature data of the current optical flow is processed by the optical flow decoder 450, a plurality of current optical flows, the first weight data, and a plurality of second weight data are obtained;
Obtaining the preliminary prediction image,
Acquiring a plurality of preliminary prediction images from the previous reconstructed image based on the plurality of current optical flows (S2230);
Obtaining the final predicted image,
acquiring a plurality of modified prediction images by applying the plurality of second weight data to the plurality of preliminary prediction images (S2240);
obtaining an intermediate prediction image by combining the plurality of modified prediction images (S2250); and
and obtaining the final prediction image by applying sample values of the first weight data to sample values of the intermediate prediction image (S2260).
현재 영상 및 이전 복원 영상을 옵티컬 플로우 인코더에 적용하여 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 획득하고, 옵티컬 플로우 디코더에 상기 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터를 적용하여 상기 현재 옵티컬 플로우, 및 제 1 가중치 데이터를 획득하고, 상기 현재 옵티컬 플로우를 기초로 이전 복원 영상으로부터 예비 예측 영상을 획득하고, 상기 예비 예측 영상의 샘플 값들에 상기 제 1 가중치 데이터의 샘플 값들을 적용하여 최종 예측 영상을 획득하고, 상기 최종 예측 영상과 상기 현재 영상 사이의 차이에 해당하는 현재 잔차 영상을 획득하고, 상기 현재 잔차 영상을 잔차 인코더에 적용하여 상기 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 획득하는 예측 부호화부(1610;1610-1); 및
상기 현재 옵티컬 플로우의 특징 데이터와 상기 현재 잔차 영상의 특징 데이터를 포함하는 비트스트림을 생성하는 생성부(1620)를 포함하는, 영상 부호화 장치.In the video encoding device 1600 using AI,
Applying a current image and a previous reconstructed image to an optical flow encoder to obtain feature data of a current optical flow, and applying the feature data of the current optical flow to an optical flow decoder to obtain the current optical flow and first weight data, , Obtaining a preliminary prediction image from a previous reconstructed image based on the current optical flow, obtaining a final prediction image by applying sample values of the first weight data to sample values of the preliminary prediction image, and obtaining a final prediction image and a predictive encoder (1610; 1610-1) for acquiring a current residual image corresponding to a difference between the current images and applying the current residual image to a residual encoder to acquire feature data of the current residual image; and
and a generation unit 1620 configured to generate a bitstream including feature data of the current optical flow and feature data of the current residual image.
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